第二章 专题提升2 对运动图像的理解与应用-【导与练】2023-2024学年高中物理必修第一册同步全程学习全书word（新教材，粤教版）

专题提升2　对运动图像的理解与应用 [定位·学习目标] 1.通过理解区分s-t图像与v-t图像,感悟数形结合思维与物理规律有机结合的科学探究能力. 2.通过学习用图像研究匀变速直线运动的方法,总结图像类问题的解题思路,培养科学思维. 类型一　s-t图像与v-t图像的比较 1.s-t图像与v-t图像的比较 项目 s-t图像 v-t图像 物理意义 反映位移随时间的变化规律 反映速度随时间的变化规律 轴 纵轴为位移s 纵轴为速度v 线 (1)平行于t轴的直线表示静止. (2)倾斜直线表示匀速直线运动 (1)平行于t轴的直线表示匀速直线运动. (2)倾斜直线表示匀变速直线运动 斜率 表示速度 表示加速度 纵截距 表示初位置 表示初速度 交点 表示该时刻相遇 表示该时刻速度相同 面积 无实际意义 图线与时间轴围成的面积表示位移 2.s-t图像与v-t图像的实例对比 比较 内容 s-t图像 v-t图像 图像 物体 的运 动性 质 ① 表示物体由坐标原点开始做匀速直线运动(斜率表示速度v) 表示物体做初速度为零的匀加速直线运动(斜率表示加速度a) ② 表示物体静止不动 表示物体做正方向的匀速直线运动 ③ 表示物体向反方向做匀速直线运动 表示物体做正方向的匀减速直线运动 ④ 交点的纵坐标表示三个运动物体相遇时的位置 交点的纵坐标表示三个运动物体的共同速度 ⑤ t1时刻物体的位移为s1;图中阴影部分的面积没有实际意义 t1时刻物体的速度为v1;图中阴影部分的面积表示物体①在0～t1时间内的位移 [例1] 如图甲、乙所示,图中1、2、3、4代表四个不同物体的运动情况,关于它们的物理意义,下列描述正确的是(　D　) A.s-t图像中t1时刻v1<v2 B.s-t图像中0至t1时间内1的位移小于2的位移 C.v-t图像中0至t3时间内3和4的平均速度大小相等 D.v-t图像中0至t3时间内4的平均速度大于3的平均速度 解析:s-t图像中,图线的斜率表示物体的速度,由题图甲可知t1时刻v1>v2,0至t1时间内两物体从同一地点出发,到达同一位置,所以二者位移相同,故A、B错误;v-t图像中,图线与坐标轴所围面积表示物体的位移,由题图乙可知0至t3时间内3和4的位移关系为s3<s4,根据平均速度公式=可知,0至t3时间内4的平均速度大于3的平均速度,故C错误,D正确. v-t图像与s-t图像的比较 由于图像能直观地表示出物理过程和各物理量之间的关系,所以s-t图像和v-t图像在解题过程中被广泛应用.但需要注意的是,两种图像都不是物体运动的轨迹. (1)s-t图像. 描述做直线运动的物体位移随时间变化的规律.图像上某点的切线斜率表示该时刻物体的速度,斜率的大小表示速度的大小;斜率为正值表示物体沿规定的正方向运动,斜率为负值,表示物体沿规定正方向的反方向运动. (2)v-t图像. 描述做直线运动物体的速度随时间变化的规律.图线上某点的切线斜率表示该时刻物体的加速度;某段时间图线与时间轴围成图形的面积表示该段时间内物体通过的位移的大小. [对点训练1] 两个物体a、b同时从同一地点向同一方向运动,图甲为a物体的v-t图像,图乙为b物体的s-t图像,则下列说法正确的是(　C　) A.两物体都做加速运动 B.1 s末a物体追上b物体 C.2 s末a物体追上b物体 D.0～1 s内a、b两物体的间距先增大后减小 解析:题图甲的斜率表示a物体的加速度,斜率不变,因此a物体做匀加速直线运动,题图乙的斜率表示b物体的速度,斜率不变,表示b物体做匀速直线运动,故A错误;题图甲与横坐标轴围成的面积表示a物体位移,题图乙的纵坐标表示b物体的位移,题图甲函数关系式为v=t,故a物体的位移为sa=t2,b物体的位移为sb=t,当两物体位移相等时,可列方程t2=t,解得t=2 s,故B错误,C正确;两物体间距为Δs=t-t2,可知在0～1 s内a、b两物体的间距逐渐增大,故D错误. 类型二　图像问题的解题思路 用图像来描述两个物理量之间的关系,是物理学中常用的方法,是一种直观且形象的语言和工具.它运用数和形的巧妙结合,恰当地表达各种现象的物理过程和物理规律.运用图像解题的能力可归纳为以下两个方面. 1.读图 2.作图和用图 依据物体的状态或物理过程所遵循的物理规律,作出与之对应的示意图或关系图像来研究和处理问题. [例2] (多选)一个物体沿直线运动,从t=0时刻开始,物体的-t的图像如图所示,图线与纵、横坐标轴的交点坐标分别为0.5 m/s和-1 s,由此可知(　ABC　) A.物体做匀加速直线运动的加速度大小为 1 m/s2 B.物体做匀变速直线运动 C.物体的初速