2.4 匀速直线运动及其位移图像-【走好高中第1步】2020初高中物理教材衔接

第4节　匀速直线运动及其位移图像 (衔接要求 1．了解什么是匀速直线运动。 2．理解匀速直线运动位移图像及其物理意义。 (回顾初中 在初中，我们已经学习了匀速直线运动，我们知道，做匀速直线运动的物体，运动的快慢不变，其路程s＝vt。 【例1】　汽车在京昆高速公路上行驶时看到如图的两个交通标志牌，其中“120”表示汽车在高速公路的最高行驶的限速为120 km/h。问： (1)一辆旅游车以100 km/h的速度匀速行驶，从标志牌到成都需要多少小时？ (2)若一辆轿车以高速公路最高限速在京昆高速公路行驶了90 min，则轿车通过的路程为多少千米？ 【解析】　(1)标志牌处距离成都60 km， 因为v＝， 所以t＝＝0.6 h。 ＝ (2)汽车在高速公路的最高行驶的速度v′＝120 km/h,90 min＝1.5 h， 由v＝得，轿车通过的路程：s′＝v′t′＝120 km/h×1.5 h＝180 km。 【答案】　(1)从标志牌到成都需要0.6小时； (2)轿车通过的路程为180千米。 (展望高中 在高中，要在初中的基础上，进一步研究匀速直线运动及其规律，既要掌握匀速直线运动规律的解析法描述，还要掌握图像法描述。 【例2】　关于匀速直线运动．以下说法正确的是(　　) A．物体做匀速直线运动时在两段相等时间里通过的位移一定相等 B．物体若在两段相等时间里通过的位移相等．则物体一定做匀速直线运动 C．路程和位移大小始终相等的运动，一定是匀速直线运动 D．速率不变的运动，一定是匀速直线运动 【解析】　匀速直线运动的速度保持不变，根据x＝vt知，在两段相等时间内通过的位移一定相等，故A正确；物体在两段相等时间内通过的位移相等，不一定做匀速直线运动，在相等时间内的运动速度不一定保持不变，故B错误；路程和位移大小始终相等，可知物体做单向直线运动，但是速度不一定不变，故C错误；速率不变的运动，不一定是匀速直线运动，比如匀速圆周运动，故D错误。 【答案】　A 为纪念抗日战争暨世界反法西斯战争胜利70周年，我国举行了盛大阅兵式。为保证方阵在行进过程中整齐，每一位受阅人员必须保持步幅相同，速度不变。 请问，在相同的时间内，每个人行进的位移相同吗？ 接点一　匀速直线运动 我们知道匀速直线运动是快慢不变的直线运动，今天我们将再次学习匀速直线运动，将在初中的基础上对匀速直线运动进行更为严格的定义。请你仔细品味，初中所讲的匀速直线运动与高中所讲的匀速直线运动的“速”意义相同吗？区别在哪里？ 一个运动快慢不变的物体，请你想一想，其速度是否不变呢？ 我们前面已经学过，速度是矢量，既有大小，又有方向。快慢不变，只能说明其大小不变，不能说明方向不变，也就是说，只是速率不变。 一个做直线运动的物体，如果其速度的大小和方向都不变，其速度才是真正不变。在高中我们用位移表示物体位置的变化，即一个做直线运动的物体，如果在任意相等的时间内通过的位移相等，这样的运动为匀速直线运动。反之，为变速直线运动。 也就是说，物体的速度大小和方向都不变的运动才是匀速直线运动，速度大小和方向只要其中之一发生了变化，就是变速运动。 至此，我们明白了初中所讲的匀速直线运动中的“速”指的是速率，而非速度，高中所讲的匀速直线运动中的“速”指的才是速度。 显然，由于做匀速直线运动的物体，速度的大小和方向均不变，其位移一定与时间成正比。若用x表示位移，v表示速度，t表示时间，则有x＝vt。 【思考与讨论1】 (1)一辆在平直公路上行驶的汽车，在第1h内通过的路程是80 km，在第2 h内通过的路程是80 km，在第3 h内通过的路程还是80 km，小华说该汽车在这3 h内一定做匀速直线运动，小明则认为汽车在这3 h内不一定做匀速直线运动，他们谁说得对？谈谈你的看法。 (2)若一物体在任意1 s内的位移大小均为1 m，则物体一定做匀速直线运动，这种说法对吗？ 接点二　匀速直线运动的位移—时间图像 在初中，我们描述匀速直线运动的路程通常采用解析法，即用公式表示：s＝vt；在高中，我们是用位移来定义匀速直线运动的，即x＝vt，上式中，x是位移，v是速度。描述匀速直线运动的位移除了用解析法外，还可用图像法。 怎样用图像法描述匀速直线运动的位移与时间的关系呢？ 做匀速直线运动的物体，由于速度不变，显然其位移与时间成正比，在直角坐标系中，以横轴表示时间，纵轴表示位移，做匀速直线运动的物体，其位移(x)—时间(t)图像如图所示，是一条直线。 x—t图像的物理意义：在x—t图像中，设图线与时间轴正方向的夹角为θ，图线的斜率表示物体的速度。(斜率是数学上的一个概念，通常用k表示，在数学上其值等于图线与横轴正方向夹角的正切值，即k＝tan θ) 【思考与讨论2】 若物体的x—t图像是一条向下倾斜的直线，物体做的是匀速直线运