内容正文:
素养提升(一) 运动学图象 追及相遇问题
一、运动图象
1.xt图象
(1)物理意义:反映了物体做直线运动的位移随时间变化的规律.
(2)斜率的意义:图线上某点切线斜率的大小表示物体此时速度的大小,斜率正负表示物体速度的方向.
2.vt图象
(1)物理意义:反映了物体做直线运动的速度随时间变化的规律.
(2)斜率的意义:图线上某点切线斜率的大小表示物体此时加速度的大小,斜率正负表示物体加速度的方向.
(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位移.
②若面积在时间轴的上方,表示位移方向为正方向;若面积在时间轴的下方,表示位移方向为负方向.
[微点拨] 无论vt图象还是xt图象,描述的一定是直线运动;斜率是数学语言,表示直线的倾斜程度;斜率具有物理意义,可表示物体运动的速度或加速度.
二、追及和相遇问题
1.追及问题的两类情况
(1)若后者能追上前者,追上时,两者处于同一位置,且后者速度一定不小于前者速度.
(2)若后者追不上前者,则当后者速度与前者速度相等时,两者相距最近.
2.相遇问题
相向运动的物体,当各自发生的位移大小之和等于开始时两物体间的距离时即相遇.
[微点拨] 速度相等是判断追上或追不上的切入点;同向追及时,当追赶者位移等于被追赶者位移与初始间距之和时即相遇.
1.判断正误
(1)xt图象和vt图象都表示物体运动的轨迹.(×)
(2)xt图象和vt图象都只能描述直线运动.(√)
(3)xt图象上两图线的交点表示两物体此时相遇.(√)
(4)vt图象上两图线的交点表示两物体此时相遇.(×)
(5)同一直线上运动的两物体,后者若追上前者,后者速度一定不小于前者.(√)
(6)同一直线上运动的两物体,速度相等时,两物体相距最近或最远.(√)
(7)两物体同向运动恰好不相碰,则此时两物体速度相等.(√)
2.(多选)(人教版必修1 P33T2改编)a、b、c三辆汽车在同一平直公路上行驶,它们的vt图象如图所示,由图象可知( )
A.a汽车做匀速直线运动
B.c汽车做匀速直线运动
C.0~4 s内a、b两汽车运动方向相同
D.第3 s末,b、c两汽车的加速度相同
AC [由图象可以看出,a汽车速度大小和方向不变,故a汽车做匀速直线运动,b汽车做匀减速直线运动,c汽车做初速度为零的匀加速直线运动,故A正确,B错误;0~4 s内,a、b两车的速度均为正值,运动方向相同,C正确;从图中可以看出,b的斜率大于c的斜率,因此b的加速度大于c的加速度,D错误.]
3.(粤教版必修1 P47T17改编)一步行者以6.0 m/s的速度跑去追赶被红灯阻停的公共汽车,在跑到距汽车25 m处时,绿灯亮了,汽车以1.0 m/s2的加速度匀加速启动前进,则( )
A.人能追上公共汽车,追赶过程中人跑了36 m
B.人不能追上公共汽车,人、车最近距离为7 m
C.人能追上公共汽车,追上车前人共跑了43 m
D.人不能追上公共汽车,且车开动后,人车距离越来越远
B [在跑到距汽车25 m处时,绿灯亮了,汽车以1.0 m/s2的加速度匀加速启动前进,当汽车加速到6.0 m/s时二者相距最近.汽车加速到6.0 m/s所用时间t=6 s,人运动距离为6×6 m=36 m,汽车运动距离为18 m,二者最近距离为18 m+25 m-36 m=7 m,选项A、C错误,B正确.人不能追上公共汽车,且车开动后,人车距离先减小后增大,选项D错误.]
4.(多选)(鲁科版必修1 P37T5改编)在同一地点,甲、乙两物体同时沿同一方向做直线运动的速度—时间图象如图所示,对0~6 s过程,下列说法正确的是( )
A.两物体两次相遇的时刻是2 s末和6 s末
B.4~6 s甲在乙后面
C.两物体相距最远的时刻是2 s末
D.乙物体先向前运动2 s,随后向后运动
AB [在vt图象中,图线与t轴所围面积大小表示物体位移的大小,由图可知,t=2 s和t=6 s时,两图线与t轴所围面积相等,又因两物体同时从同一地点沿同一方向做直线运动,因此,两物体两次相遇的时刻为2 s和6 s,A正确;开始运动时,乙的初速度为零,甲在乙的前面,t=2 s时乙追上甲,之后乙在甲的前面,到t=6 s甲追上乙之前,乙一直在甲的前面,故选项B正确;由图可以看出,整个过程中,两物体相距最远的时刻出现在t=4 s,故C错误;乙物体的速度虽然随时间变化,但速度的方向不变,一直向前运动,故D错误.]
考点一 运动图象的理解和应用
1.读图——获取解题信息
第一层
(1)确认纵、横坐标轴对应的物理量及其单位
(2)注意纵、横坐标是否从零刻度开始
关注坐标轴
第二层
图线在坐标轴上的截距表示运动的初始情况
理解截距、斜率、面积
斜率通常能够体现某个