暑期第2讲:匀变速直线运动
的规律
新知点睛1:运动图像
1.引言
函数图象是实际生活中运用最普遍的数学工具。从笛卡尔第一次把一组数放到坐标系中开始,各个学科都自觉不自觉地运用了这种整理数据的方法,从此人类的思维效率有了质的飞跃。学习物理时,我们对图象工具的使用就更多了。 2.?????图象
⑴ 在平面直角坐标系中,用横轴表示时间t,用纵轴表示位移x,根据给出的(或测定的)数据,作出几个点的坐标,用折线将这些点连起来,就可以大致描述物体的运动(如果用一条平滑曲线来拟合这些点,曲线反应的规律会与实际更接近)。这种描述x?t关系的图象叫做位移——时间图象。
注意:图象一般只能用来描述一维运动。
思考:第1讲中的例9给出了一组物体的位置随时间变化的数据(数据如下),请大家在坐标系中标出数据点,并用折线连接,做出一个x?t图象,并思考图象斜率的物理意义。
0 1 2 3 4 5 t/s
5 -4 -1 -7 1 x/m 0
⑵ 匀速直线运动的?????图象
匀速直线运动的?????图象是一条倾斜直线。正向匀速是斜向上直线,负向匀速是斜向下直线。
如图为做匀速直线运动的汽车自初位置开始,每小时的位移都是50km的?????图象。
⑶ 变速直线运动的?????图象
非线性变化的?????图象是变速直线运动。 ⑷ 图象能反映的物理量 ① 任意时间对应的位移
② 发生某一位移对应的时间.
③ 质点运动的速度大小和,方向。图线斜率表示速度??=??=????????,??>0,则??>0,速度方向与规定正方向一致;??<0,则??<0,速度方向与规定正方向相反;??=0,则质点静止。(如果图线为曲线,则某点切线的斜率表示该时刻的速度。) 注意以下几个问题:
① 物体的x?t图象和物体的运动轨迹是根本不同的两个概念 ② 图象不过原点表示开始计算时间时物体的位移不为零(相对于参考点)。图象从横轴起始,表示物体过一段时间才开始从参考点出发;图象与横轴交叉,物体从参考点的一边运动到另一边。
③ 两图象的相交的交点,表示两物体在这一时刻相遇。 ④ 图象平行于t轴,表示物体静止 3.????? 图象
⑴ 匀速直线运动的?????图象
匀速直线运动中,速度的大小和方向不随时间变化。我们以横轴表示时间,纵轴表示速度,在平面直角坐标系中就可作出匀速直线运动的?????图象。如图1所示,甲、乙两条图线分别表示两物体以5m/s和12m/s的速度作匀速直线运动。
图1 图2
匀速直线运动的位移可由x=vt求出,也可由?????图象求得。如图2所示,阴影部分“面积”的大小就等于位移的大小。即5s内位移大小为25m。 ⑴ 变速直线运动的?????图象
变速直线运动分为匀变速直线运动和非匀变速直线运动两种,其中匀变速直线运动是变速直线运动的一种特殊情况。
根据匀变速直线运动的定义可知,它的加速度是一个恒量,即加速度的大小和方向都不随时间变化,如果用?????图象来描述,匀变速直线运动的?????图象就是一条平行于t轴的直线,匀变速直线运动的?????图象是一条倾斜的直线,图象的斜率是加速度。
?????图象直观地反映了速度随时间的变化规律。根据?????图象,可以确定的是: ⑴ 图象中纵轴截距,表示初速度的大小v0;
思考:在?????图象中,运动的方向如何描述?
提示:看速度的正负。v?0,运动方向与规定正方向一致; v?0,运动方向与规定正方向相反。
?v,即为图中直线的斜率 ?t(对非匀变速运动,图线为曲线,则某点切线的斜率表示该点的加速度)
⑴ 匀速直线运动的位移即v?t图象中的线下面积,那么匀变速直线运动的位移是否也是v?t图象中的线下面积呢?如图所示:
⑴ a?
注意:速度和位移都是矢量。v?t图象中t轴上方的面积为正,对应的位移为正(即位移方向与规定正方向相同);t轴下方的面积为负,对应的位移为负(即位移方向与规定正方向相反)。