1、攻克匀变速直线运动的 x-t 图象问题一、考点突破此部分内容在高考物理中的要求如下:知识点 考纲要求 题型 分值匀变速直线运动的 x-t图象及其意义要理解其确切含义及其与其他知识的联系,能够进行叙述和解释,并能在实际问题的分析、综合、推理和判断等过程中运用选择、计算题 46 分二、重难点提示重点:x-t 图象中寻找物理信息。难点:x-t 图象分析物理运动情况。考点一:x-t 图象的意义表示位移随时间的变化规律,也只能表示直线运动的物体。考点二:x-t 图象中获取信息1. 斜率:kxt 表示速度,斜率越大,速度越大,斜率的正负,表示速度的方向:k,表示物体沿规定的正方向运动;k,表示物体沿负方向
2、运动。2. 图线是直线:表示物体做匀速直线运动或静止;图线是曲线:表示物体做变速直线运动。3. 两图线的相交:表示两物体相遇,其交点横坐标表示相遇的时刻,纵坐标表示位移。4. 图线的截距:在横坐标上的截距表示位移为对应的时刻;在纵坐标上的截距表示开始时刻的位移。示例:表示物体做匀速直线运动(斜率表示速度 v) ;表示物体静止;表示物体反方向匀速直线运动;交点的纵坐标表示三个运动质点相遇时的位移;t 1时刻物体的位移为 x1。例题 1 A、B、C 三物体同时、同地、同向出发做直线运动,图是它们的位移-时间图象,由图象可知它们在 t0时间内(除 t0时刻外):A. 平均速度 vA=vB=vCB.
3、平均速度 vAv Bv CC. A 一直在 B、C 的后面D. A 的速度一直比 B、C 的要大思路分析:三物体同时、同地、同向出发,t 0 时刻位移相等,故三个物体的平均速度vA=vB=vC ,A 正确,错误。由图象知,t 0时刻之前的任一时刻,x Ax Bx C。故 A 一直在B、C 的前面,C 错误。开始的速度大于、的速度,但的速度逐渐减小。当三个图线的斜率相等时,三者的速度相等。故 D 错误。答案:A例题 2 如图是某运动物体的 x-t 图象,则它的运动情况是( )A. 开始静止,然后向 x 的负方向运动B. 开始静止,然后沿斜面下滚C. 以恒定的速度运动,然后逐渐变慢D. 先沿一个平
4、面滚动,然后沿斜面下滚思路分析:物体的 x-t 图象不是运动轨迹,选项 B、D 错误;图象的斜率大小表示速度的大小,斜率的正负表示运动方向,选项 A 正确。答案:A【方法提炼】用图象表示物理规律是高中阶段常遇到的问题。虽然不要求会用图象处理问题,但是对图象的物理意义分析清楚,会有助于我们对问题的分析,加深对规律的理解,解决问题时,也会显得很方便。处理图象问题,一般要从以下六个方面考虑。物理图象六看:一看轴,二看线,三看斜率,四面,五看截距,六看特殊值。下面以运动图象为例,加以说明。1. 轴:弄清直角坐标系中,横轴纵轴代表的意义,即图象是描述的哪两个物理量间的关系。是位移时间关系?还是速度时间关
5、系?同时要注意单位和标度。如图中甲图是位移-时间图象,乙图是速度-时间图象。2. 线:先弄清楚线上一个点的物理意义,实际上是两个轴所代表的物理量的瞬时对应关系。如 x-t 图象上一个点对应某一时刻的位置,v-t 图象上一个点对应某一时刻的速度。线上的一段一般对应一个物理过程,给出了纵轴表示的物理量随横轴表示的物理量的变化过程。如甲图中位移-时间图象是一条直线,说明相等的时间内通过的位移相等,质点做的是匀速直线运动,乙图中速度-时间图象是一条直线,说明相等的时间内速度的变化相等,质点做的是匀变速直线运动。3. 斜:即斜率。它往往代表另一个物理量的规律。它是两个轴所代表的物理量的变化之比。例如 x
6、-t 图象的斜率表示 v,v-t 图象的斜率表示 a。甲图中直线表示速度不变,乙图中直线表示加速度不变。4. 面:图象和坐标轴所夹的面积,也往往代表另一个物理量的规律。看两轴所代表的物理量的“积”有无实际意义,可以从物理公式分析,也可以从单位的角度分析,如 x-t 图象的“面积”没有实际意义,而 v-t 图象的面积表示位移 x。5. 截:即纵轴截距,一般代表物理过程的初始情况。如 t=0 时的位移和速度。6. 点:需要看一些特殊点。如交点,拐点等。【综合拓展】a-t 图象问题例题 某研究性学习小组,用加速度传感器,探究物体从静止开始做直线运动的规律,得到了质量为 1.0kg 的物体运动的加速度
7、随时间变化的关系图线,如图所示由图可以得出( )A. 从 t=4.0s 到 t=6.0s 的时间内物体做匀减速直线运动B. 物体在 t=10.0s 时的速度大小约为 6.8m/sC. 物体在 t=3.0s 时速度最大D. 从 t=10.0s 到 t=12.0s 的时间内物体的位移为 1m思路分析:由图直接读出,从 t=4.0s 到 t=6.0 的时间内,物体的加速度减小,物体做变加速运动即可知物体做非匀变速运动。根据图象,得到加速度的变化规律。根据图象,得到加速度的变化规律,再根据加速度图线与时间轴包围的面积表示速度的变化量,计算速度的增加量,从而得到物体任意时刻的速度大小。A. 从 t=4.0s 到 t=6.0s 的时间内,物体的加速度增大,则物体做加速度增大的变加速运动,故 A 错误。B. 物体从静止开始做加速运动,由于v=at,故加速度图线与时间轴包围的面积,表示速度的变化量,t=10s 时的速度,等于前 10 秒图线与坐标轴包围的面积,v680.1m/s=6.8m/s;故 B 正确。C. 由图知,在前 8s 内,加速度都大于 0,说明物体速度一直增大,在 8s 后速度达到最大,故 C 错误。D. 从 t=10.0s 到 t=12.0s 的时间内,物体做匀加速运动,初速度为 6.8m/s,则位移为:14.6(m) ,故 D 错误。答案:B