高中物理的运动公式图像(高中物理运动的描述)

这一章学习了三个很重要的物理量,分别是位移、速度和加速度,它们随时间的变化可以用图像来表示,分别是位移-时间图像(x-t图)、速度-时间图像(v-t图)和加速度-时间图像(a-t图)。三种图像都有各自的特点,这节内容来对比一下。

举个例子,一辆汽车原来处于静止状态,随后向右开始做匀加速直线运动,之后变成了匀速直线运动,又过了一会开始做匀减速直线运动,直到速度降到零之后,仍然以这个加速度开始加速倒车,随后倒车的速度开始降低,最后停了下来。试着画一下这辆汽车的x-t图像、v-t图像和a-t图像。

因为题目中直接描述的是速度,所以先画v-t图像。最开始做的是匀加速直线运动,所以先画一段斜率大于零的倾斜线段;接着做匀速直线运动,所以画一条平行于时间轴的线段;接着是匀减速直线运动以及保持这个加速度反向的加速运动,用一段斜率为负的倾斜线段来表示;最后反向速度逐渐减小再达到静止状态,再用一段倾斜线段来表示。这样v-t图像就画好了。

高中物理的运动公式图像(高中物理运动的描述)(1)

接下来画加速度-时间图像(a-t图)。开始的匀加速直线运动中加速度是一个恒定的正值;后来的匀速直线运动加速度为零;再后面的匀减速直线运动和反向匀加速直线运动的加速度是反向的,是一个恒定的负值,在纵轴的负半轴区域画一条平行于时间轴的直线段,反向刹车减速的过程中,加速度又变成正向,是一个恒定的正值,最后停止时加速度为零。

高中物理的运动公式图像(高中物理运动的描述)(2)

再来看位移-时间图像(x-t图)。第一段匀加速直线运动的位移图像是一段曲线(这里一定要注意,x-t图像的斜率是速度的大小,匀加速直线运动的速度随着时间越来越大,斜率就要越来越大);匀速直线运动的位移图像是一段倾斜的线段;在匀减速直线运动时,速度在逐渐减小,曲线的斜率就要逐渐变小直到为零;反向的匀加速直线运动速度是负的且越来越大,所以曲线的斜率是负的且绝对值越来越大;最后一段汽车减速到静止,曲线的斜率越来越小,最终变成一条平行于时间轴的线段。

高中物理的运动公式图像(高中物理运动的描述)(3)

综合看一下这三种图像。速度-时间图像反应了位移-时间图像的斜率变化,而加速度-时间图像反应了位移-时间图像的斜率变化。在利用图像解决运动学问题的时候,一定要注意纵坐标上的物理量,否则极容易出错。

高中物理的运动公式图像(高中物理运动的描述)(4)

总结

位移-时间图像、速度-时间图像和加速度-时间图像的联系与区别。

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