高一物理 匀速直线运动的图象

图1－17

图1－18

第二节匀速直线运动的图象

理解

理解匀速运动的规律，理解s-t 图像的物理意义，能通过图像求匀速运动的速度，从图像的斜率判断速度的大小，学习匀速运动的v-t 图线，理解该图像的物理意义，知道图像与t 轴间所围得面积的数值就等于位移的大小，感悟图像在描述物理规律时的形象、直观、简洁美。

1．怎样理解匀速直线运动的定义

定义： 物体在一条直线上运动，且在任意相等的时间间隔内通过的位移相等，这种运动称为匀速直线运动

①匀速直线运动的前提：沿直线运动，不能往返，即轨迹是直线

②运动的特点：时间若相等，位移必相等。且时间的选取是任意的，可长可短。若物体在t=1s 内，位移s=1m ，则物体在0.1s 内，位移为0.1m ；物体在0.01s 内，位移为0.01m 2．关于匀速直线运动的位移时间图像

为了描述物体的位移随时间变化的关系，我们可以任意选

择一个平面直角坐标系，用横轴表示时间，用纵轴表示位移，

画出位移和时间的关系图线，这种图象叫做位移-时间图象，简称为位移图象。如图1－8所示，就是物体做匀速运动的位移图象。取初位置为坐标原点时，物体的位移等于末位置的坐标，因此这个图象也可以叫做物体的位置-时间图象。 应用位移图象，我们可以求出物体在任意时间内的位移，

也可以反过来求出物体通过任一位移所需的时间。位移图象中，两条图线的交点表示两物体处于同一位置，即两物体相遇。

①匀速直线运动的s-t 图像一定是一条直线

②直线是否过原点？若开始计时时刻的初始位置作为位移的零点，直线过原点；若开始计时时的初位置不作为位移的零点，则图像就不过原点。

③根据图像可以知道质点在任意一段时间内的位移；也可以知道发生一段位移所需的时间。

④s-t 图像表示的是位移随时间变化的情况，而不是运动的轨迹。

0-4s 时间内：表示物体做与选定的正方向同向的匀速直线运动

4-8s 时间内：表示物体静止

8-10s 时间内：表示物体做与选定的正方向相反的匀速直线运动，10时物体回到运动的初始位置。

0-10s 时间内：始终沿同一直线运动，总位移为零。

10-12s 时间内：表示物体做与选定的正方向相反的匀速直线运动。 12-14s 时间内：表示物体做与选定方向相同的匀速直线运动。

3．关于匀速直线运动的速度时间图像

中若A

是向东的匀速直线运动，B 则表示向西的匀速直线运动。面积表示物

x 图1－16

体发生的位移。如图图1－18 4. 用比值定义物理量 本节课，我们用位移与发生这个位移所用时间的比值来定义速度。这种用比值来定义物理量的方法是物理学中的一种常用方法。我们在初中所学的一些物理量也可用比值来定义。例如，密度可以定义为质量与体积的比值，压强可以定义为压力与面积的比值，等等。今后，我们还将接触更多用比值定义的物理量。

5. 从位移图象求速度

在如图1－22所示的匀速直线运动的位移图象中，比值t

x

∆∆越大，

直线OP 就越陡。所以我们把t x ∆∆叫做直线的斜率。比值t

x

∆∆是匀速

直线运动的速度v 。所以，在匀速直线运动中，位移图象的斜率等

于运动的速度。在同一个坐标平面上，斜率越大，即直线越陡，表示速度越大。

6．变速直线运动的s-t 图像？

变速直线运动的s-t 图像不是直线，而是曲线，可以取时间相同的几条竖直线，发现相等的时间内位移不等，如图y 2

图像上某点的切线的斜率表示该时刻物体运动速度的大小，图中B 点所表示的速度比A 点所表示的速度小（图1－21）

7．在s-t 图像中，怎样区分位移的正方向、负方向和速度的正方向、负方向？

位移的方向是人为规定的，与质点的实际运动方向无关。作s-t 图像时，质点的位移方向是相对于坐标轴原点的，用“+”“-”表示，“+”表示质点在原点的正方向一侧，“-”表示质点位于原点另一侧。位移由“+”变为“-”并不表示质点运动方向的改变。

质点运动方向即速度方向用s-t 图像中直线斜率的正、负表示，直线斜率为正，表示质点向正方向运动，直线斜率为负，表示质点向负方向运动。

8．用图像阐明物理规律是物理学中常用的方法，具有简明直观的特点，由于刚开始接触图像，所以要注意从数形关系以及函数图像与物理量间的对应关系，去领会s-t 图线的物理含义

x 图1－19

图1－20

图1－21

分析直线运动的位移-时间图像时，要把握三点来分析

1. 图线是直线还是曲线。如果图线是直线，则表示物体做匀速直线运动，否则一定是变速直线运动

2. 物体开始运动的初始位置。物体开始运动的初始位置由t=0时的位移---即纵坐标的截距决定

3. 物体运动的方向。随着时间增大，如果物体位移越来越大，则物体向前运动，速度为正，否则物体做反方向运动，速度为负。

应用

【例1】下列关于匀速直线运动的说法正确的有( ) A ．速度不变的运动是匀速直线运动

B ．相等的时间内通过的路程相等的直线运动是匀速直线运动

C ．任何相等时间通过的路程都相同的运动一定是匀速直线运动

D ．速度方向不变的运动一定是匀速直线运动。

【例2】对于直线运动速度公式

t s

v

，下列说法正确的是（ ）

A ．物体的速度v 随s 的增加而增大

B ．物体的速度v 随t 的增加而减小

C ．物体的速度v 随s 的增加而增大，随t 的增加而减小

D ．物体的速度v 与s 、t 无关

【例3】一人看到闪电12.3s 后又听到雷声。已知空气中的声速约为330m/s —340m/s ，光速为3×l08m/s ，于是他用12.3除以3很快估算出闪电发生位置到他的距离为4.1km ，根据你所学的物理知识可以判断（ ）

A.这种估算方法是错的，不可采用；

B.这种估算方法可以比较准确地估算出闪电发生位置与观察者间的距离；

C.这种估算方法没有考虑光的传播时间，结果误差很大；

D.即使声速增大2倍以上，本题的估算结果依然正确。

【例4】测音员利用回声测距离：他站在两平行峭壁间某一位置鸣枪，经过1秒第一次听到回声，又过0.5秒再次听到回声，已知声速v=340米/秒，则两峭壁间的距离为___________米。

【例5】“大洋一号”配备有一种声呐，可测量海水的深度。其原理是：用超声波发生器垂直向海底发射超声波，超声波在海底反射，若已知超声波在海水中的波速，通过测量从发射超声波到接收到反射波的时间，就可推算出船所在位置的海水深度。现已知超声波在海水中的波速为1500m/s ，船静止时，测量从发射超声波到接收到反射波的时间为8s ，试计算该船所在位置的海水深度。