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微专题 运动图像分析
物理中常用数学图像方法呈现物理现象或物理量关系,此方法称为图像法,核心是通过横纵坐标的物理意义及图像特征,推导物体运动规律。
1、 运动图像分类
常见描述物体运动的图像主要有两类:s-t 图像(路程-时间图像) 和 v-t 图像(速度-时间图像)。
(1)s-t 图像(路程-时间图像)
1. 坐标轴物理意义
横坐标(x轴):表示时间(t),单位通常为秒(s)。
纵坐标(y轴):表示路程(s),单位通常为米(m)。
2. 核心物理意义
图像直观反映物体运动的路程随时间的变化规律,通过图像的“线、点、斜率”可直接判断运动状态。
3. s-t 图像核心特征深化解读
1.匀速直线运动的 s-t 图像特征(过原点倾斜直线)
a.核心规律:图像为过坐标原点(t=0时,s=0)的倾斜直线,表明路程与时间成正比,物体做匀速直线运动(速度大小、方向均不变)。a
b
b.速度计算方法:
在倾斜直线上选取横、纵坐标均为整数的“特殊点”(如 t=2s 时 s=4m),代入公式 v = s/t 计算。
示例:若特殊点为(t=3s,s=6m),则速度 v = 6m / 3s = 2m/s。
c.速度比较:倾斜角与速度的关系:
同一 s-t 图像中,直线的倾斜角越大,代表单位时间内通过的路程越多,即速度越大。
a
b
例1(24-25八年级上·山东聊城·阶段练习)甲、乙两辆玩具小车在同一时刻从起点沿同一方向出发,运动了2.4m后到达终点,它们运动的图像如图所示。由图像可知( )
A.甲车做匀速直线运动,乙车做变速直线运动
B.甲车的速度为0.4m/s,乙车的速度为0.2m/s
C.经过3s,甲、乙两车相距0.6m
D.乙车比甲车早6s到达终点 答案: BC
2.静止:随时间的增加路程不变
例 2(2022·四川自贡·中考真题)某物体从地面上某一点出发沿直线运动,其s-t图像如图所示,对物体的运动情况进行分析,下列说法错误的是( )
A. 物体在6s内运动的路程为15m
B. B.物体在前2s内和最后2s内的速度相等
C. 物体在2~4s内处于静止状态
D. D.物体在6s内的平均速度为2.5m/s
答案 B
3.变速运动
4.特殊情况
a.起点在横轴上(如起点为(t₀, 0)):
物体在0到t₀时间内静止,t₀后开始运动。计算速度时,需选取t₀之后的两个点(t₁, s₁)和(t₂, s₂),
(t1,s1)
(t2,s2)
b. 起点在纵轴上(如起点为(0, s₀)):
物体初始位置距原点为s₀,0时刻已开始匀速运动。计算速度时,需选取两个点(t₁, s₁)和(t₂, s₂),
(t2,s2)
(t1,s1)
总结:
例3(2022八年级上·全国·竞赛)如图所示,沿同一条直线向东运动的物体A、B,其运动相对同一参考点O的距离s随时间t变化的图象,以下说法正确的个数有( )
①两物体由同一位置O点开始运动,但物体A比B迟3s才开始运动
②时刻,A在O点,B在距离O点5m处
③从第3s开始,,在第5s末A、B相遇
④在前5s内,A和B的平均速度相等
答案 B
C. 图像中,两图象相交表示物体在这一刻相遇,纵坐标表示相遇时到原点的距离。
例4(23-24八年级上·重庆·期末)为了增强中学生体质,学校开展了“跑步运球”趣味运动会,八年级的甲、乙两位同学同时从同一起点沿同方向做直线运动。如图是甲、乙同学运动的s-t图象,下列判断正确的是( )
A.甲乙同学都做匀速直线运动 B.10s时甲同学的速度为1m/s
C.10s时甲乙同学相距距离0m D.10s时甲乙同学的速度相同
答案 C
(2)、v-t 图像(速度-时间图像)
1. 坐标轴物理意义
横坐标(x轴):表示时间(t),单位:秒(s)。
纵坐标(y轴):表示速度(v),单位:米/秒(m/s)
2. 核心物理意义
图像直观反映物体运动的速度随时间的变化规律,通过图像的“线、点、斜率”可直接判断运动状态。
3.v-t图像核心特征深化解读
a.匀速直线运动
例5(23-24八年级上·重庆垫江·阶段练习)甲、乙两辆小车从同一地点向东出发,沿水平地面做直线运动,它们运动的v-t图象如图所示,由图象可知,下列关于0~30s过程中说法正确的是( )
A.甲比乙早10s出发
B.0s~20s的过程中,乙处于静止状态
C.0s~20s的过程中,小车乙相对于小车甲向东运动
D.两辆小车在10s~20s内都做匀速直线运动,且v甲>v乙
答案 C
b.变速运动
拓展:在v-t图像中,图线与时间轴围成的面积,就是物体在时间t1内通过的路程。
例6 (2024·内蒙古·中考真题)A同学和B同学在郊外骑自行车,他们在某段平直路面上的速度随时间变化的图像如图所示。下列分析中错误的是( )
A.0~10s两人通过的路程相等
B.10s时,两人的速度相等
C.A同学做变速直线运动
答案 A
2、 解答图像信息题的思路
核心思路可总结为“先辨类型,再析意义,后用规律”,具体步骤如下:
一、第一步:明确图像类型
首先判断图像是v-t图像(纵轴为速度v,横轴为时间t)还是s-t图像(纵轴为路程s,横轴为时间t)
二、第二步:解读图像关键元素的物理意义
针对不同类型的图像,聚焦“点”“线段”的核心含义:
1. 速度-时间图像(v-t图像)
(1)线段特征与运动状态:图线与t轴平行(水平线段),表示物体做匀速直线运动;图线倾斜,代表速度变化(加速或减速)。
(2)速度大小判断:直接读取图线在v轴(纵轴)上对应的数值,即为物体的速度大小。
2. 路程-时间图像(s-t图像)
(1)线段特征与运动状态:图线为倾斜直线,说明路程与时间成正比例关系,物体做匀速直线运动;图线与t轴平行(水平线段),表示物体静止。
(2)速度计算:根据匀速运动速度公式 v = s/t,选取图线上两点,读取对应的路程s(纵轴差值)和时间t(横轴差值),代入公式计算速度。
三、第三步:利用图像特殊规律解题
重点关注s-t图像的特殊情况:
若s-t图像中出现两条不同物体的图线相交,则交点的物理意义是“两物体在同一时间到达同一位置”,即两物体相遇。
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