【本讲教育信息】
一、教学内容:
物体的运动快慢的描述
二、考点点拨
本部分知识是运动学的基本计算,本节内容中瞬时速度是一个高考Ⅰ级知识点、位移公式、s-t图、v-t图是Ⅱ级知识点,本节内容在考试中主要是综合在其它知识点中考查,但有时也会单独出题,特别是图像的应用是高中阶段的重点和难点。
三、跨越障碍
(一)瞬时速度
1、平均速度只能近似描述物体运动的快慢,要想准确的描述物体运动的快慢,就需要知道物体在各个时刻的运动情况。
我们把物体经过某一位置(或某一时刻)的速度称为瞬时速度。瞬时速度有大小、有方向。
例如:第2s末的速度为10m/s;经过第一根电线杆的速度为5m/s;汽车速度计显示的速度等均为瞬时速度。通过瞬时速度我们可以详细知道物体在各瞬间的运动快慢。
2、瞬时速度与平均速度的关系
瞬时速度与某一时刻或位置对应,平均速度与一段位移或时间对应。
瞬时速度的大小与平均速度的大小无必然联系。
不能说某时刻瞬时速度很大则对应时间阶段的平均速度也很大。
当物体做匀速直线运动时平均速度等于瞬时速度。
(二)用图像描述位移和速度
(1)位移-时间图像
建立平面直角坐标系,用横轴表示时间,纵轴表示位移,把物体各时刻的位移在坐标系中用点表示出来,再用线连接起来,这条线就是物体的位移-时间(s-t)图像。
匀速直线运动的位移时间图像
我们经过描点、连线后发现,匀速直线运动的s-t图像是一条倾斜的直线。
从图像我们可以得到的信息:
Ⅰ我们可以知道物体在任意时刻的位移。
Ⅱ我们可以定性的知道物体速度的大小。
要想知道怎样反映速度大小,先来介绍一个数学概念:斜率
什么是斜率呢?斜率是用来反映线的倾斜程度的量,它的大小等于倾斜线和水平方向夹角的正切值,在直角三角形里等于对边比邻边,即tanθ=
=
斜率我们用k表示。直线的斜率是一个定值,对于曲线,斜率在变化,曲线上某点的斜率等于该点切线的斜率。
我们可以看到:在位移-时间图像里倾斜线的倾角的正切即斜率k==速度(v)所以对于位移-时间图像里图像的倾斜程度反映了该物体速度的大小。
从下列图像分析物体的运动情况:
1、从该图像可以看到在任意时刻物体的位移没有发生变化,所以该图像像表示物体是静止的。
2、也可从斜率来看,水平直线的斜率为零,表明速度大小为零。此图表明物体初始的位移不为零。物体开始运动时已经和位移起点有一定的位移
3、此图表示物体运动方向和我们选取的正方向相反,物体在从远处向位移位移起点运动
4、1、2两条线表示了两个不同的运动物体,由倾斜程度可看出1的斜率大于2的斜率,就表示物体1的运动速度大于物体2的运动速度
曲线表示的意义:
甲图 乙图
甲图表示物体的运动速度越来越大
乙图表示物体的运动速度越来越小
例:如图所示为甲乙两物体的位移时间图像,则
A、甲乙两物体都做匀速直线运动
B、若甲乙两物体在同一直线上运动,则一定会相遇
C、t1时刻甲乙相遇
D、t2时刻甲乙相遇
解析:斜率不变表示速度不变,物体做匀速直线运动并且运动方向相反,故两者一定会相遇,在t1时刻,甲乙两物体离开参考点的位移相同,即两者在同一位置上,所以两者相遇。
答案:ABC
方法指导:
1、图线与纵轴的截距表示物体在起始时刻的位移,横轴的截距表示物体到达所选择的起点时对应的时刻。
2、同一坐标系中几条图线的交点表示物体对应该时刻位移相等,即物体在同一位置,也就是表示物体相遇。
(2)速度-时间图像
建立平面直角坐标系,用横轴表示时间,纵轴表示速度,把物体各时刻的速度在坐标系中用点表示出来,再用线连接起来,这条线就是物体的速度-时间(v-t)图像。
当物体做匀速直线运动时,物体各时刻的速度大小都相等,所以,匀速直线运动的速度-时间图像是一条和横轴平行的直线。
甲图 乙图
甲图、乙图都表示物体在做匀速直线运动,但甲为正,乙为负,表示甲乙两个物体运动方向相反。
我们再观察一下速度-时间图像和两个坐标轴所围的面积表示什么意义呢?
可以看到所围的面积是矩形,面积等于长乘宽,即速度乘以时间,应该表示位移。
例:下图是某物体的速度时间图像,纵轴表示速度单位:m/s,横轴表示时间单位:s。
计算3秒内的位移。
答案:12m/s
由题可知,位移大小等于图像所围的面积。
四、小结
本节主要讲了位移-时间图像和速度-时间图像,我们要明确图像的意义,还要能通过图像得出我们想知道的物理量,比如从位移-时间图像得速度大小,从速度-时间图像得位移大小。我们今后还会碰到很多图像,我们要注意看图像的坐标轴,看完坐标轴后,要注意分析截距、斜率、图像所围面积的物理意义,这里面往往隐含了很多重要的条件。
【模拟试题】(答题时间:50分钟)
1、小华以一定速度去同学家送一本书,停留一会后,又以相同速率沿原路返回家里,下图中哪些图线可以表示他的运动情况?
2、下图是质点M在0—10s内的位移-时间图像,下列说法正确的是
A、质点第1s的位移是
C、质点前6s的位移是
3、下列说法中正确的是
A、平均速度就是速度的平均值
B、瞬时速率是指瞬时速度的大小
C、火车以速度v经过某一路段,v是指瞬时速度
D、子弹以速度v从枪口射出,v是指平均速度
4、一骑自行车的人由静止开始沿直线骑车,他在第1s内、第2s内、第3s内、第4s内通过的距离分别为
A、4s末的瞬时速度为
C、前4s的平均速度为
5、如图所示为A、B两人在同一直线上运动的位移-时间图像,图像表示
A、A、B两人同向而行
B、A、B两人在第1s末后相遇
C、在5s内,A走的路程比B走的路程多
D、在5s内,A走的位移比B走的位移大
6、如图所示的图像表示的是
图像,AB段表示物体处于
状态,BC段表示物体做 运动,其运动方向与选定的正方向 。CD段表示物体做 运动,其运动方向与选定的正方向
。
7、一个质点沿x轴运动,它的s—t图像如图所示,质点在第5s末时刻的位移大小是
,方向为
;前3s通过的路程是 ;从原点O开始,经过 s时间,位移大小是
8、如图所示,是一架飞机的位移图像,根据图像求:
(1)飞机在90min内的位移
(2)飞行700km所用的时间
(3)飞行速度
9、某物体的位移图像如图所示。试分析物体在OA、AB、BC、CD、DE各阶段运动的性质,并求出上述各阶段的速度
10、甲乙两辆汽车,从同一位置沿同一直线分别做匀速直线运动。若汽车甲水平向右运动,速度为
【试题答案】
1、B 2、AC 3、B 4、C 5、BD
6、位移-时间
静止 匀速直线 相同 匀速直线 相反
7、
8、(1)v==
(2)t=s/v=700km/5=140min
(3)v==300km/h=5km/min
9、OA段表示质点沿正方向做匀速直线运动,速度大小为
AB段斜率为0,表示物体静止
BC段斜率为6,表示物体沿正方向做速度大小为
CD段斜率为-12,表示物体沿负方向做速度大小为
DE段斜率为-1,表示物体沿负方向做速度大小为
10、如图: