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微型讲座(一) 运动图象
[对应学生用书P12]
题型1 xt图象
1.
交点:图线与纵坐标轴的交点表示运动物体的出发点所处的坐标;两图线相交,表示两运动的物体在同一直线上运动有了相同的坐标,即两物体相遇了。
2.斜率:xt图象的斜率表示速度的大小及方向。
3.截距:纵轴截距表示t=0时刻的初始位移,横轴截距表示位移为零的时刻。
[例1]
(多选)(2021·潍坊模拟)如图所示,图线OP、MN分别是做直线运动的质点A、B的位移—时间图象,其中OP为开口向下抛物线的一部分,P为图象上一点。PQ为过P点的切线,与 x 轴交于点Q。则下列说法正确的是( )
A.t=4 s时,质点A的速率为1 m/s
B.质点A的加速度大小为0.25 m/s2
C.质点A的初速度大小为6 m/s
D.t=2 s时A、B相遇
解析 xt图象的斜率表示速度,则t=4 s时,质点A的速率为v= m/s=1 m/s,选项A正确;设质点A的初速度大小为v0,加速度为a。质点A在前4 s内通过的位移为x=10 m,由运动学公式有x=t,解得v0=4 m/s,则a== m/s2=-0.75 m/s2,选项B、C错误;0~2 s内质点B通过的位移为xB=6.5 m,质点A通过的位移为xA=v0t+at2=4×2-×0.75×22 m=6.5 m,则A距原点O的距离也为6.5 m,故t=2 s时,A、B相遇,D正确。
答案 AD
题型2 vt图象
1.图线上每一点的斜率代表该点的加速度,斜率的大小表示加速度的大小,斜率的正负表示加速度的方向。
2.表示速度的图线与时间轴所夹的“面积”表示物体位移,t轴上方“面积”为正,t轴下方面积为“负”,“正”“负”面积的“代数和”等于物体的总位移。
[例2] (多选)(2021·龙岩高三一模)
为了提高踢球时的加速能力,张同学进行加速训练。训练时,张同学和足球都位于起跑线上,教练将足球以初速度8 m/s沿水平方向踢出,同时张同学沿足球的运动方向起跑。两者的vt图象如图所示,下列说法正确的是( )
A.0~4 s内张同学的加速度比足球的小
B.0~4 s内张同学的加速度比足球的大
C.4 s时张同学已超过足球
D.12 s时张同学已超过足球
解析 在vt图象中,加速度为曲线的斜率,故观察图象可知,0~4 s内张同学的加速度比足球的大,故A错误,B正确;在vt图象中,曲线围成的面积表示位移,4 s时,足球围成的面积大,故张同学没有超过足球,12 s时张同学路程s1=×(12+8)×10 m=100 m,而足球s2=××12 m=84 m,故12 s时张同学已超过足球,C错误,D正确。
答案 BD
题型3 非常规图象
1.用函数思想分析图象:图象反映了两个变量(物理量)之间的函数关系,因此要由运动学公式推导出两个物理量间的函数关系,来分析图象的意义。
2.要注意应用解析法和排除法,两者结合提高选择题图象类题型的解题准确率和速度。
[例3] (2021·泰安高三一模)
某物体的运动图象如图所示,横、纵截距分别为n和m,下列说法正确的是( )
A.若该图为xt图象,则物体速度一直减小
B.若该图为xt图象,则物体速度一直增大
C.若该图为at图象,且物体的初速度为0,则物体最大速度为mn
D.若该图为at图象,且物体的初速度为0,则物体的最大速度为
解析 xt图象的斜率表示速度,斜率不变表示物体做匀速直线运动,故A、B错误;at图象的面积表示速度的增量,因为物体的初速度为0,所以物体的最大速度为,故C错误,D正确。故选D。
答案 D
[变式1] (2021·安徽高三专题)
某物体原先静止于一光滑水平面上,t=0时受水平外力作用开始沿直线运动,0~8 s内其加速度a与时间t的关系如图所示,则下列说法正确的是( )
A.t=2 s时,物体的速度大小为2 m/s
B.0~2 s内,物体通过的位移大小为2 m
C.0~8 s内,物体的最大速度为7 m/s
D.物体在t=8 s时与在t=2 s时的运动方向相反
解析 0~2 s内物体做匀加速直线运动,2 s时速度为v1=at1=2×2 m/s=4 m/s,A错误;0~2 s内物体的位移为x=at=×2×22 m=4 m,B错误;根据加速度的定义式a=可知at图线和时间轴围成的面积为Δv,根据图象结合对称性可知物体在5 s末速度达到最大,即vmax=×2 m/s=7 m/s,C正确;根据图象面积可知,8 s末和2 s末图象与时间轴围成的面积相等,所以速度相等,运动方向相同,D错误。
答案 C
题型4 追及相遇及极值问题
解答该类问题的具体步骤是:
让vA=vB,求出两者速度相等的时间t,根据A、B物体的运动性质代入公式求出两者的位移xA、xB ,设两者之间的距离是Δx。
xm=xB+Δx-