内容正文:
一、知识体系建构——理清物理观念
二、综合考法融会——强化科学思维
运动图像问题
[典例] (多选)有四个运动的物体A、B、C、D,物体A、B运动的x-t图像如图中甲所示;物体C、D从同一地点沿同一方向运动的v-t图像如图中乙所示。在0到5 s这段时间内,根据图像做出的以下判断中正确的是( )
A.物体A和B均做匀加速直线运动且A的加速度比B大
B.在0~3 s的时间内,物体B运动的位移为10 m
C.t=3 s时,物体C追上物体D
D.t=3 s时,C追上D之前,物体C与物体D之间有最大间距
[解析] 由题中甲图看出:物体A和B位移图像都是倾斜的直线,斜率都不变,速度都不变,说明两物体都做匀速直线运动,A图线的斜率大于B图线的斜率,A的速度比B的大,故A错误;在0~3 s的时间内,物体B运动的位移为Δx=10 m-0=10 m,故B正确;由题中乙图看出:前3 s内,D的速度较大,D、C间距离增大,3 s后C的速度较大,两者距离减小,t=3 s时,物体C与物体D之间有最大间距,故C错误,D正确。
[答案] BD
[融会贯通]
1.运动图像问题的分析思路
2.对两种图像的理解
x-t图像、v-t图像都是从数学的角度描述了物体的运动规律,能够比较直观地反映位移、速度的大小和方向随时间的变化情况。针对此类问题,可以首先根据图像还原物体的运动情境,再结合“斜率”“截距”“面积”等数学语言进行分析。
[对点训练]
1.如图所示的位移—时间图像和速度—时间图像中给出四条图线,甲、乙、丙、丁代表四辆车由同一地点向同一方向运动的情况,则下列说法正确的是( )
A.甲车做直线运动,乙车做曲线运动
B.0~t1时间内,甲车通过的路程大于乙车通过的路程
C.0~t2时间内,丙、丁两车在t2时刻相距最远
D.0~t2时间内,丙、丁两车的平均速度相等
解析:选C 在x-t图像中表示的是直线运动的物体的位移随时间的变化情况,而不是物体运动的轨迹,由甲、乙两车在0~t1时间内做单向的直线运动,故在这段时间内两车通过的位移和路程均相等,A、B错误;在v-t图像中,t2时刻丙、丁速度相等,故两者相距最远,C正确;由图线可知,0~t2时间内丙的位移小于丁的位移,故丙的平均速度小于丁的平均速度,D错误。
2. (多选)甲、乙两人骑车沿同一平直公路运动,t=0时经过路边的同一路标,下列位移—时间(x-t)图像和速度—时间(v-t)图像对应的运动中,甲、乙两人在t0时刻之前能再次相遇的是( )
解析:选BC 根据x-t图像中图线的交点表示相遇,可知x-t图像中A错误、B正确;根据v-t图像中图线与时间轴围成的面积表示位移可知,甲、乙两人在t0时刻之前能再次相遇的图像是C,故C正确,D错误。
利用纸带分析速度和加速度
[典例] 在某次实验中,如图甲所示为一次记录小车运动情况的纸带,按照打点顺序选择了A、B、C、D、E五个相邻的计数点,相邻计数点间的时间间隔T=0.1 s。
(1)根据纸带信息可判定小车在A~E过程中做______________运动。
(2)计算小车在各计数点的瞬时速度:vB=_______m/s,vC=_______m/s,vD=________m/s。(结果均保留三位有效数字)
(3)以打A点为计时起点,在如图乙所示坐标中作出小车的v-t图线(保留描点痕迹),并根据图线求出a=________m/s2。
(4)图线与纵轴交点的物理意义是______________________________。
[解析] (1)由题图甲纸带可知,xBC-xAB=xCD-xBC=xDE-xCD=12.6 mm,即小车在连续相等时间间隔内的位移之差相等,故小车在A~E过程中做匀加速直线运动。
(2)相邻两计数点间的时间间隔T=0.1 s,小车在各计数点的瞬时速度为vB===0.138 m/s,vC===0.264 m/s,vD===0.390 m/s。
(3)应用描点法作图,如图所示,
a=≈1.26 m/s2。
(4)v-t图线延长线与纵轴相交,交点表示计数点A对应的瞬时速度。
[答案] (1)匀加速直线
(2)0.138 0.264 0.390 (3)见解析图 1.26(1.16~1.36均可) (4)计数点A对应的瞬时速度
[融会贯通]
1.应用纸带求解物体的速度
如果物体做匀变速直线运动,则纸带上某点对应的瞬时速度等于以这个点为中间时刻的位移内的平均速度,即vn=。
2.应用纸带求解物体的加速度
(1)v-t图像法:利用求得的多个速度值及对应时刻描绘出v-t图像,则v-t图线斜率即为物体的加速度。
(2)逐差法:如图所示的纸带,按时间顺序取0、1、2、3、4、5、6七个计数点,测量相邻两点之间的距离分别是x1、x2、x3、x4、x5、