張維通
勻速直線運(yùn)動(dòng)圖象是同學(xué)們第一次在物理學(xué)科接觸坐標(biāo)軸圖象,這類圖象的分析方法也適用于今后學(xué)習(xí)的物理相關(guān)圖象知識(shí)。希望同學(xué)們能夯實(shí)基礎(chǔ),觸類旁通。
[考點(diǎn)速覽]
考點(diǎn)1:圖象信息的獲取
勻速直線運(yùn)動(dòng)的圖象問題考點(diǎn)較為單一,同學(xué)們要將注意力集中在圖象的橫縱坐標(biāo)軸的物理意義上。首先看清坐標(biāo)軸所表示的物理量,再觀察隨著橫坐標(biāo)的變化,縱坐標(biāo)如何變化,找到物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
勻速直線運(yùn)動(dòng)的s-t圖象中,橫軸表示時(shí)間,縱軸表示距離,斜率代表速度;勻速直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖象中,橫軸表示時(shí)間,縱軸表示速度,此時(shí)斜率為零。所以僅僅根據(jù)圖象中直線的斜率,不能確定物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),還要注意縱坐標(biāo)軸字母代表的物理意義。
考點(diǎn)2:不同圖象的特征
(1)勻速直線運(yùn)動(dòng)的s-t圖象為一條傾斜的直線;
(2)勻速直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖象為一條平行于橫軸的直線;
(3)勻加速直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖象為一條傾斜的直線;
(4)靜止?fàn)顟B(tài)的s-t圖象為一條平行于橫軸的直線。
[應(yīng)用提升]
例1 (原創(chuàng))甲、乙兩位同學(xué)沿著公園直線跑道從同一地點(diǎn)同時(shí)同向出發(fā),其s-t圖象如圖1所示。由圖可知乙的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為__________(選填“靜止”“勻速直線運(yùn)動(dòng)”或“變速直線運(yùn)動(dòng)”,下同),第12秒時(shí)甲的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為__________ 。在第5秒時(shí)甲的速度__________(選填“大于”“等于”或“小于”,下同)乙的速度;在第15秒時(shí)甲的運(yùn)動(dòng)路程__________乙的運(yùn)動(dòng)路程。
解析:本題考查在同一坐標(biāo)系內(nèi)兩個(gè)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析問題,能夠準(zhǔn)確分析、比較各時(shí)間段二者的對(duì)應(yīng)關(guān)系是解題的關(guān)鍵。
乙圖線是過原點(diǎn)、傾斜向上的直線,經(jīng)過坐標(biāo)(15,60),由此可判斷乙的運(yùn)動(dòng)狀態(tài):速度為4 m/s的勻速直線運(yùn)動(dòng)。甲在0—10 s是過原點(diǎn)、傾斜向上的直線,經(jīng)過坐標(biāo)(10,60),由此可判斷甲在0—10 s的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為速度為6 m/s的勻速直線運(yùn)動(dòng),此時(shí)間內(nèi)乙圖線斜率小于甲圖線斜率,所以在第5 s時(shí)甲的運(yùn)動(dòng)速度大于乙的運(yùn)動(dòng)速度。甲在10—20 s內(nèi)路程不變,故此時(shí)甲靜止,據(jù)此可得出第12 s時(shí)甲的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為靜止?fàn)顟B(tài)。在第15秒時(shí),甲也處于靜止?fàn)顟B(tài),甲的運(yùn)動(dòng)路程為60 m,所以甲在第15 s時(shí)靜止在距離起點(diǎn)60 m處。乙在第15 s時(shí)正以4 m/s的速度來到距離起點(diǎn)60 m處,又因?yàn)榧?、乙兩位同學(xué)沿著公園直線跑道從同一地點(diǎn)同時(shí)同向出發(fā),所以此時(shí)甲的運(yùn)動(dòng)路程等于乙的運(yùn)動(dòng)路程,兩者相遇。答案:勻速直線運(yùn)動(dòng);靜止;大于;等于。
例2? ?(2022·河南)如圖2所示,甲圖是兩位同學(xué)在一段時(shí)間內(nèi)以不同速度勻速直線運(yùn)動(dòng)的三幅照片,請(qǐng)?jiān)谝?、丙圖中分別描繪出男、女同學(xué)這段時(shí)間內(nèi)速度與時(shí)間(v-t)、路程與時(shí)間(s-t)的大致圖象。
解析:解答本題需要同學(xué)們熟練掌握物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的v-t圖象和s-t圖象的畫法。同學(xué)們還要注意兩個(gè)物體的圖線同時(shí)出現(xiàn)在一個(gè)坐標(biāo)系內(nèi)時(shí)的位置對(duì)應(yīng)關(guān)系,不同位置會(huì)對(duì)應(yīng)不同的起點(diǎn)和速度。
由圖甲可知,女同學(xué)追趕并超過了男同學(xué),所以女同學(xué)的速度比男同學(xué)的速度大,又因?yàn)閮晌煌瑢W(xué)都做勻速直線運(yùn)動(dòng),所以二人的v-t 圖象都是一條平行于x軸的直線,并且表示女同學(xué)的圖線應(yīng)該在表示男同學(xué)圖線上方一定位置。由圖甲可知,一開始女同學(xué)是落后于男同學(xué)的,二人的s-t 圖象中女同學(xué)的起始位置應(yīng)該在男同學(xué)下方一定位置。答案:如圖3。
(作者單位:沈陽(yáng)市第一三四中學(xué))