内容正文:
培优课1
第一章 运动的描述 匀变速直线运动的研究
运动学图像
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目
标
要
求
1.理解常见运动图像的物理意义,掌握图像的斜率、面 积、截距等表示的物理量。2.会根据图像分析物体的运动情况并判断或求解其他物理量。3.能够用不同的图像描述同一运动过程或在各种运动图像间相互转化。
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题型1 s-t图像和v-t图像的理解和应用
题型2 运用数学思维分析非常规图像问题
内容
索引
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题型3 图像间的相互转化
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s-t图像和v-t图像的理解和应用
题型1
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对s-t图像和v-t图像的理解。
s-t图像 v-t图像
图像举例
意义 倾斜直线表示匀速直线运动;曲线表示变速直线运动 倾斜直线表示匀变速直线运动;曲线表示变加速直线运动
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斜率意义 速度 加速度
面积意义 无 位移
交点 两条图线的交点表示此时刻相遇 两条图线的交点表示此时刻速度相同
拐点 图线的拐点表示速度反向 图线的拐点表示加速度反向
特别提醒:s-t图像和v-t图像都只能描述直线运动,反映位移s或速度v随时间变化的函数关系,而不是物体的运动轨迹。
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【典例1】 (多选)(2021·广东卷)赛龙舟是端午节的传统活动。下列v-t和s-t图像描述了五条相同的龙舟从同一起点线同时出发、沿长直河道划向同一终点线的运动全过程,其中能反映龙舟甲与其他龙舟在途中出现船头并齐的有( )
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审题指导
序号 信息读取 信息加工
1 从同一起点线同时出发、沿长直河道划向同一终点线的运动全过程 五条龙舟的初始位置、初始时刻、运动方向均相同,图像为全程图像
2 船头并齐 结合第1条意味着两条龙舟发生相同的位移
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A图是速度图像,由图可知,甲的速度一直大于乙的速度,中途不可能出现甲乙船头并齐,A项错误;B图是速度图像,由图可 知,开始丙的速度大,后来甲的速度大,速度图像中图像与横轴围成的面积表示位移,由图可以判断在中途甲、丙位移会相同,所以在中途甲丙船头会并齐,B项正确;C图是位移图像,由图 可知,丁一直运动在甲的前面,所以中途不可能出现甲丁船头并齐,C项错误;D图是位移图像,交点表示相遇,所以甲戊在中途船头会并齐,D项正确。
解析
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【类题演练】 (多选)(2025·深圳模拟)有四个运动的物体A、B、C、D,物体A、B运动的s-t图像如图甲所示;物体C、D从同一地点沿同一方向运动
的v-t图像如图乙所示,根据图像做出的以下判断中正确的是( )
A.物体A和B的速度均不变且A的速度比B更小
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和D相遇
D.t=2 s时,物体C的加速度为 m·s-2
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运用数学思维分析非常规图像问题
题型2
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考向1
a-t图像
【典例2】 (2025·深圳联考)一辆警车沿平直街道巡逻的速度为10 m/s,发现前方某处发生警情,立即前往处理,警车的加速度a随时间t变化的关系图像如图所示。下列说法正确的是( )
A.警车做匀减速直线运动
B.t=2 s时,警车速度为5 m/s
C.t=4 s时,警车速度为零
D.警车的最大速度为15 m/s
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由a-t图像可知,0~2 s内,警车做加速运动,2~4 s内,警车做减 速运动,故警车做变加速直线运动,A项错误;由a-t图线所围“面积”表示速度变化量可知,t=2 s时,警车的速度最大为vm=v0+Δv= 15 m/s,B项错误、D项正确;0~4 s内,速度变化量为零,故t=4 s时,警车的速度大小v=v0=10 m/s,C项错误。
解析
易错提醒 a-t图像中图线与时间轴所围面积表示对应时间内的速度变化,而不是t时刻的速度。
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考向2
-t图像
【典例3】 (多选)(2025·广州联考)广州正谋划与其他超大城市间高速磁悬浮通道及实验线建设,预留京港澳、沪广高速磁悬浮通道。某磁悬浮列车进站过程中的-t图像如图所示,进站过程的运动可视为匀减速直线运动。下列说法正确的是( )
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A.列车进站的初速度大小为2b
B.列车进站过程中的加速度大小为
C.列车从开始进站到停止所用的时间为
D.列车进站过程通过的距离为
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解析
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考向3
v2-s图像
【典例4】 一质点在t=0时刻由坐标原点开始做加速直线运动,其速度的平方与位移的变化关系如图所示,则下列说法正确的是( )
A.质点做变加速直线运动
B.质点的加速度大小为1 m/s2
C.质点的初速度大小为1 m/s
D.t=1 s时,质点的速度大小为2 m/s
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图像间的相互转化
题型3
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1.解决图像间转换类问题的一般流程。
2.解题时把解析法和排除法结合起来,可提高选择题图像类问题的准确率和解题速度。
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【典例5】 (多选)(2025·广州模拟)一遥控小车在遥控器控制下在水平地面上做匀加速直线运动,碰到前方挡板后反弹,小车与挡板作用时间不计,其速度v随时间t变化的关系如图所示,图中两斜线的斜率相等。以静止开始运动的起点为位移坐标原点,以小车开始运动的时刻为t=0时刻,则下列图像能正确反映小车运动的是( )
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把握高考微点,实现素能提升
完成——微练4
本部分内容讲解结束
由题图甲看出物体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更大,A项错误;由题图甲看出在0~3 s的时间内,物体B运动的位移Δx=10 m-0 m=10 m,B项正确;由题图乙看出,图线C和图线D相交时,说明两物体的速度相同,此时D在C的前方,C项错误;根据加速度定义可知物体C的加速度a== m/s2,D项正确。
1.三类图像的数学分析。
(1)a-t图像。
由v=v0+at可知图像与坐标轴所围“面积”表示速度
变化量Δv,如图甲所示。
(2)-t图像。
由s=v0t+at2可得=v0+at,图像的斜率为a,纵轴
的截距为v0,如图乙所示。
(3)v2-s图像。
由v2-=2as可得v2=+2as,图像的斜率为2a,纵轴截距为,如图丙所示。
2.提醒两个易错点。
(1)a-t图像与横轴所围“面积”表示速度变化量Δv,而不是t时刻的速度。
(2)-t图像中纵轴是0~t时间内的平均速度,即时刻的速度,并不是t时刻的速度。
3.解题技巧。
对于非常规运动图像,可由运动学公式推导出两个物理量间的函数关系,分析图像的斜率、截距、面积的含义等即可得到结果。
根据题意,由运动学公式s=v0t+at2,整理可得=v0+at,结合图像可得v0=b,a=,解得a=-,即加速度大小为,A项错误,B项正确;根据题意,由vt=v0+at可得,列车从开始进站到停止所用的时间t停===t0,C项正确;根据题意,由运动学公式可得,列车进站过程通过的距离s=t停=bt0,D项错误。
根据v2=+2as,因v2-s图像是直线,可知加速度a恒定不变,即质点做匀加速直线运动,A项错误;由题图可知2a=1 m/s2,
=1 m2/s2,解得a=0.5 m/s2,v0=1 m/s,B项错误,C项正确;
t=1 s时,质点的速度大小v=v0+at=1 m/s+0.5×1 m/s=1.5 m/s,D项错误。
由小车运动的v-t图像可知,小车前进和后退过程都做匀变速直线运动,图中两斜线的斜率相同,故小车前进和后退过程中加速度保持不变,A项正确,B项错误;小车前进过程做初速度为零的匀加速直线运动,根据位移公式有s=at2,前进过程的s-t图像为一段过原点的开口向上的抛物线,结合上述可知,后退过程也做匀变速直线运动,因此,s-t图像也是一段抛物线,该过程的位移沿负方向,
由v-t图像与时间轴所围面积表示位移可知,后退过程的总位移大小小于前进过程的总位移大小,故小车后退速度减为零时没有回到初始位置,C项正确,D项错误。
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