第3讲匀变速直线运动的图象

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物理一轮复习学案4 第一章 直线运动 第 1 页 共 7 页 第3讲 匀变速直线运动的图象 (考纲要求 Ⅱ) 制卷:周文彬 审核:尘清锋 刘传波 使用时间:第14周 周4 一、图象本质与特点 物理规律用数学表达出来后,实质是一个函数关系式,如果这个函数式仅有两个变量,就可用图象来描述物理规律。这样就将代数关系转变为几何关系,而几何关系往往具有直观、形象、简明的特点。因此,由图象处理物理问题可达到化难为易,化繁为简的目的。若将不同的研究对象的运动规律或同一研究对象不同阶段的运动规律在同一坐标上的图象作出来,那么图象可比较的特点就彰显出来。因此,图象可以处理对象多、过程复杂的一些问题。更有一些用文字或公式很难表达清楚地物理规律、物理过程,也可以用图象直观、简明地表达出来。利用图象法解题,思路清晰,过程简捷。应用图象研究物理问题,有利于培养学生数形结合,形象思维,灵活处理物理问题的能力,也是高考中体现能力的命题点。 二、 图象的来源与相应试题特点 图象来源之一是根据函数得到。根据控制变量法,任何物理公式都可以看成函数,即所有物理公式都可以用图象表示。 图象来源之二是通过传感器获得,此类图线通常是曲线,常以探究性题型或实验题呈现,主要反映运动过程某物理量随时空的变化,或者某元件的某些特性。 图象来源之三是将一图转化成另一种图象,多图象相结合。 三、处理图象问题要点 处理图象问题的关键是搞清图象所揭示的物理规律或物理量间的函数关系,全面系统地看懂图象中的“轴”、 “线”、“点”、“斜率”、“面积”、“截距”等所表示的物理意义。在运用图象法求解物理问题时,还需要具有将物理现象转化为图象问题的能力。运用图象解答物理问题包括运用题目给定的图象解答物理问题及独立根据题设去作图、运用图象解答物理问题两个方面。 1、轴――横轴和纵轴代表物理量,以及物理量的单位或指数 明确了两个坐标轴所代表的物理量,则清楚了图象所反映的是哪两个物理量之间的对应关系。 2、线――图象中图线的特征(宏观方面的物理规律) 注意观察图象中图线的形状是直线、曲线,还是折线等,分析图线所反映两个物理量之间的关系,进而明确图象反映的物理内涵 3、点――坐标原点和图线上任意点,拐点、两图线交点(微观方面的状态) 4、截――横纵截距的物理意义,

截距是图线与两坐标轴的交点所代表的坐标数值,该数值具有一定的物理意义。 5、斜――图线上某点切线斜率的物理意义 物理图象的斜率代表两个物理量增量的比值,其大小往往代表另一物理量值。如xt图象的斜率为速度,tv图象的斜率为加速度。 有的物理图象中,图线上某点与坐标零点的割线的斜率才有意义,而该点的切线斜率没有意义,比如描绘小灯泡的伏安曲线。 6、面――图象中图线与坐标轴所围面积的物理意义 有些物理图象的图线与横轴所围的面积的值,它常代表另一个物理量的大小。如tv图中,物理一轮复习学案4 第一章 直线运动 第 2 页 共 7 页 图线与t轴所夹的面积代表位移,Fx图象中图线与x轴所夹的面积代表功。 四、匀变速直线运动的图象 (一)运动图象的基本知识 1.x -t图象 (1)物理意义:反映了物体做直线运动的 随 变化的规律. (2)斜率的意义:图线上某点切线斜率的大小表示物体 的大小,斜率正负表示物体 的方向. 2.v -t图象 (1)物理意义:反映了做直线运动的物体的 随 变化的规律. (2)斜率的意义:图线上某点切线斜率的大小表示物体在该点 的大小,斜率正负表示物体 的方向. (3)“面积”的意义 ①图线与时间轴围成的面积表示相应时间内的 . ②若面积在时间轴的上方,表示位移方向为 ;若此面积在时间轴的下方,表示位移方向为 .

判断正误,正确的划“√”,错误的划“×”. (1)无论是x -t图象还是v-t图象都只能描述直线运动.( ) (2)x -t图象和v -t图象不表示物体运动的轨迹.( ) (3)x -t图象与时间轴围成的面积表示物体运动的路程.( ) (4)两条v -t图象的交点表示两个物体相遇.( ) (5)两条x -t图象的交点表示两个物体相遇.( ) (二)“三类”运动图象的比较 1.位置坐标图象 表示物体位置的坐标图,图线表示物体的实际运动的路线,在坐标图上能表示出运动物体运动的位移. 【典例1】为甲、乙、丙三个军事小分队进行军事行动的运动图象,下列说法正确的是( ). A.甲、丙两个分队的运动路线为曲线,乙分队的运动路线为直线 B.甲、乙、丙三个分队的位移相等 C.甲、乙、丙三个分队的平均速度相等 D.甲、乙、丙三个分队运动的路程相等 2.位移—时间(x-t)图象 (1)位移是矢量,故位移—时间图象上只能表示物体运动的两个方向;t轴上方代表的是正方向,t轴下方代表的负方向;位移—时间图象只能描述物体做直线运动的情况,如果物体做曲线运动,则画不出位移—时间图象. (2)位移—时间图象没有时间t的负轴,因时间没有负值,画图时要注意这一点. (3)位移—时间图象中,图线上每一点的斜率代表该点的速度,斜率的大小表示速度的大小,斜率的正负表示物体速度的方向. 【典例2】A、B两运动物体的位移—时间图象如图.下列说法正确的是( ). A.两物体在同一直线上运动 B.两物体在t2时刻相遇 C.两物体向相同的方向运动 D.如果以正方向为前方,开始计时时物体B在物体A的前方 即学即练1 甲、乙两个质点做直线运动的位移x与时间t的图像如图,则( ) A.乙质点做减速运动 物理一轮复习学案4 第一章 直线运动 第 3 页 共 7 页 B.甲、乙两个质点从同一地点出发 C.当甲、乙两个质点速度相同时,二者之间的距离为零 D.当甲、乙两个质点两次相遇时,二者的速度大小不相等 即学即练2 如图所示,直线a和曲线b分别是在平直公路上行驶的汽车a和b的位移 - 时间(x-t)图线,由图可知( ). A.在时刻t1,a车追上b车 B.在时刻t2,a、b两车运动方向相反 C.在t1到t2这段时间内,b车的速率先减少后增加 D.在t1到t2这段时间内,b车的速率一直比a车的大 即学即练3 如图所示是甲、乙两物体从同一点出发的位移-时间(x-t)图象,由图象可以看出在0~4 s这段时间内( ). A.甲、乙两物体始终同向运动 B.4 s时甲、乙两物体之间的距离最大 C.甲的平均速度大于乙的平均速度 D.甲、乙两物体之间的最大距离为3 m 3.速度—时间(v-t)图象 (1)因为速度是矢量,速度—时间图象只能表示物体运动的两个方向,t轴上方代表正方向,t轴下方代表负方向,所以速度—时间图象只能描述物体做直线运动的情况.如果物体做曲线运动,则画不出物体的速度—时间图象. (2)速度—时间图象没有时间t的负轴,因时间没有负值,画图时要注意这一点. 【典例3】甲、乙两辆汽车在平直公路上的同一地点,同时出发,运动图象如图所示,则下列关于汽车运动的描述正确的是( ). A.前80 s,乙车平均速度是甲车平均速度的四倍 B.70 s末,甲乙两车的加速度大小相等、方向相同 C.60 s末,两车相距最远 D.80 s末,两车相距最远 即学即练4 图所示是某质点运动的速度图象,由图象得到的正确结果是( ). A.0~1 s内的平均速度是2 m/s B.0~2 s内的位移大小是3 m C.0~1 s内的加速度大于2~4 s内的加速度 D.0~1 s内的运动方向与2~4 s内的运动方向相反 即学即练5 如图所示是甲、乙两质点从同一地点沿同一直线运动的v-t图线.关于两质点在0~8 s内的运动,下列说法正确的是( ). A.甲、乙两质点都在做匀速直线运动 B.甲、乙图线交点对应的时刻两质点速度相等,且相距最远 C.乙质点距离出发点的最远距离为80 m D.甲、乙两质点在t=8 s时同时回到出发点

即学即练6 甲、乙两物体在t=0时刻经过同一位置沿x轴运动,其v-t图象如图所示,则( ). A.甲、乙在t=0到t=1 s之间沿同一方向运动 B.乙在t=0到t=7 s之间的位移为零 C.甲在t=0到t=4 s之间做往复运动 D.甲、乙在t=6 s时的加速度方向相同 物理一轮复习学案4 第一章 直线运动 第 4 页 共 7 页 (三)图象问题的解题思想 用图象来描述两个物理量之间的关系,是物理学中常用的方法.是一种直观且形象的语言

和工具.它运用数和形的巧妙结合,恰当地表达各种现象的物理过程和物理规律.运用图象解题的能力可归纳为以下两个方面: 物理一轮复习学案4 第一章 直线运动

第 5 页 共 7 页 1.读图 即从图象中获取有用信息作为解题的条件,弄清试题中图象所反映的物理过程及规律,从中获取有效信息,通常情况下,需要关注的特征量有三个层面: 第一层:关注横坐标、纵坐标的物理意义 (1)确认横坐标、纵坐标对应的物理量各是什么. (2)坐标轴物理量的单位也是不能忽视的. (3)注意图象是否过坐标原点. 第二层:关注斜率、面积、截距的物理意义 (1)图线的斜率:不同坐标系中,斜率表示的物理意义不同. (2)面积:由图线、横轴及图线上某两点到横轴的垂线段围成的几何图形的面积或由横轴、纵轴及图线上某点到两轴的垂线段围成的矩形的面积. (3)截距:图线在纵轴上以及横轴上的截距. 第三层:重视交点、转折点、渐近线 (1)交点:往往是解决问题的切入点. (2)转折点:满足不同的函数关系式,对解题起关键作用. (3)渐近线:往往可以利用渐近线求出该物理量的极值和它的变化趋势. 【典例4】 t=0时,甲、乙两辆汽车从相距70 km的两地开始相向行驶,它们的v-t图象如图所示.忽略汽车掉头所需时间.下列对汽车运动状况的描述正确的是( ). A.在第1小时末,乙车改变运动方向 B.在第2小时末,甲、乙两车相距10 km C.在前4小时内,乙车运动加速度的大小总比甲车的大 D.在第4小时末,甲、乙两车相遇 即学即练7 如右上图所示,物体以初速度v0冲上足够长的粗糙斜面,下列图中关于物体位移x与时间t关系的图象可能正确的是( ).

2.作图和用图 依据物体的状态或物理过程所遵循的物理规律,作出与之对应的示意图或数学函数图象来研究和处理问题. 【典例5】质点做匀变速直线运动,中间时刻的速度为1v,中间位置的速度为2v。试比较1

v和

2

v

的大小。

即学即练8 某同学欲估算飞机着陆时的速度,他假设飞机在平直跑道上做匀2v减速运动,飞机在跑道上滑行的距离为x,从着陆到停下来所用的时间为t,实际上,飞机的速度越大,所受的阻力越大,则飞机着陆时的速度应是( ).

A.v=xt B.v=2xt C.v>2xt D.xt