1.3 位移-时间图像

位移—时间图象

位移时间图象是以纵轴表示位移,以横轴表示时间,所作出的图象。它表示物体的位移随时间的变化规律(注意位移图象不是物体的实际运动轨迹),本文归纳总结位移图象的意义、应用以及与物体的轨迹图象的区别供同学们在学习中参考。

一. 从位移图象中读取的信息

1. 如图1所示,a 图线表示位移随时间均匀增加,所以表示物体做匀速直线运动;b 图线表示物体位移不发生变化,即物体静止;c 图线表示位移随时间均匀减小,所以表示物体反方向做匀速直线运动。

图1

2. 图线在横轴上方表示位移为正,在横轴下方表示位移为负,所以a 图线表示物体的位移为正且变大,即沿正方向做匀速直线运动,c 图线表示物体的位移先减小再负方向变大,物体沿负方向做匀速直线运动。

3. 图线与纵轴截距表示物体在起始时间的位移,横轴的截距表示物体到达参考点时对应的时刻。

4. 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。

5. 图线的斜率表示速度,图线倾斜得越厉害,表示斜率越大,即表示物体的速度越大,若位移图象是曲线,在不同点切线的斜率会不同,表示物体做变速直线运动,如图2所示,1表示物体的速度逐渐变大,即物体做加速直线运动,2表示物体做减速直线运动。

图2

二. 位移图象的应用

例1. 如图3所示为甲、乙两物体的位移图象,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。

图3

解析:在位移图象中,甲、乙两物体的图线均为倾斜的直线,所以两物体均做匀速直线运动,所以选项A 正确;若甲、乙两物体在同一直线上运动,因为两者相向运动,所以一定会相遇,因此选项B 正确;两物体相遇时,对同一参考点,位移相同,则选项C 正确,选项D 错误。

例2. 王老师给同学们讲了一个龟兔赛跑(赛程为L )的故事,按王老师讲的故事情节,兔子和乌龟的位移图象如图4所示,以下说法正确的是( )

A. 兔子和乌龟在同一地点同时出发;

B. 乌龟做的是加速直线运动;

C. 兔子和乌龟在比赛中两次相遇。

图4

解析:根据图象可知:两者从同一地点出发,乌龟一直做匀速直线运动,而兔子出发时比乌龟要晚点,兔子先做匀速直线运动,再静止,最后再做匀速直线运动,所以A 、B 均不正确,两条图线的交点表示相遇,所以兔子和乌龟在比赛中两次相遇,C 正确,所以正确答案为C 。

三. 与轨迹图象的区别

轨迹图象表示y 方向的位移随x 方向位移的变化规律,即表示物体的运动轨迹;而位移图象只是表示物体的位移随时间的变化关系,并不是物体的运动轨迹,下面举例说明这两种图象的区别:

例3. 某校学生开展无线电定位“搜狐”比赛,甲、乙两人从图5所示地形的O 点同时出发,并同时到达A 点,两人的搜狐路径已在图中标出,则( )

A. 两人的平均速度相等;

B. 甲的平均速度大于乙的平均速度;

C. 甲的路程大于乙的路程;

D. 甲的位移大于乙的位移。

图5

解析:此“地形图”即物体的运动轨迹图象,两人同时到达A 点,则两人的位移(由O 指向A 的有向线段OA )相等,所以平均速度相等;而甲运动轨迹的长度大于乙运动轨迹的长度,即甲的路程大于乙的路程,所以正确答案为A 、C 。

若上题稍加变动,改为位移图象,答案选什么呢?

例4. 如图6所示表示甲、乙两人从同一点出发沿同方向做直线运动的位移图象,则在时间内以下说法正确的是( )

A. 两人的平均速度相等;

B. 甲的平均速度大于乙的平均速度;

C. 甲的路程大于乙的路程;

D. 甲的位移大于乙的位移。

图6

解析:根据位移图象的物理意义可知,甲、乙两人同时从参考点出发,甲做减速直线运动,乙做匀速直线运动,图线的交点表示两人相遇,所以两人在时间内位移相同,平均速度相同;因为两人做方向不变的直线运动,所以路程也相同,即正确答案为A 。

位移—时间图象

位移时间图象是以纵轴表示位移,以横轴表示时间,所作出的图象。它表示物体的位移随时间的变化规律(注意位移图象不是物体的实际运动轨迹),本文归纳总结位移图象的意义、应用以及与物体的轨迹图象的区别供同学们在学习中参考。

一. 从位移图象中读取的信息

1. 如图1所示,a 图线表示位移随时间均匀增加,所以表示物体做匀速直线运动;b 图线表示物体位移不发生变化,即物体静止;c 图线表示位移随时间均匀减小,所以表示物体反方向做匀速直线运动。

图1

2. 图线在横轴上方表示位移为正,在横轴下方表示位移为负,所以a 图线表示物体的位移为正且变大,即沿正方向做匀速直线运动,c 图线表示物体的位移先减小再负方向变大,物体沿负方向做匀速直线运动。

3. 图线与纵轴截距表示物体在起始时间的位移,横轴的截距表示物体到达参考点时对应的时刻。

4. 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。

5. 图线的斜率表示速度,图线倾斜得越厉害,表示斜率越大,即表示物体的速度越大,若位移图象是曲线,在不同点切线的斜率会不同,表示物体做变速直线运动,如图2所示,1表示物体的速度逐渐变大,即物体做加速直线运动,2表示物体做减速直线运动。

图2

二. 位移图象的应用

例1. 如图3所示为甲、乙两物体的位移图象,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。

图3

解析:在位移图象中,甲、乙两物体的图线均为倾斜的直线,所以两物体均做匀速直线运动,所以选项A 正确;若甲、乙两物体在同一直线上运动,因为两者相向运动,所以一定会相遇,因此选项B 正确;两物体相遇时,对同一参考点,位移相同,则选项C 正确,选项D 错误。

例2. 王老师给同学们讲了一个龟兔赛跑(赛程为L )的故事,按王老师讲的故事情节,兔子和乌龟的位移图象如图4所示,以下说法正确的是( )

A. 兔子和乌龟在同一地点同时出发;

B. 乌龟做的是加速直线运动;

C. 兔子和乌龟在比赛中两次相遇。

图4

解析:根据图象可知:两者从同一地点出发,乌龟一直做匀速直线运动,而兔子出发时比乌龟要晚点,兔子先做匀速直线运动,再静止,最后再做匀速直线运动,所以A 、B 均不正确,两条图线的交点表示相遇,所以兔子和乌龟在比赛中两次相遇,C 正确,所以正确答案为C 。

三. 与轨迹图象的区别

轨迹图象表示y 方向的位移随x 方向位移的变化规律,即表示物体的运动轨迹;而位移图象只是表示物体的位移随时间的变化关系,并不是物体的运动轨迹,下面举例说明这两种图象的区别:

例3. 某校学生开展无线电定位“搜狐”比赛,甲、乙两人从图5所示地形的O 点同时出发,并同时到达A 点,两人的搜狐路径已在图中标出,则( )

A. 两人的平均速度相等;

B. 甲的平均速度大于乙的平均速度;

C. 甲的路程大于乙的路程;

D. 甲的位移大于乙的位移。

图5

解析:此“地形图”即物体的运动轨迹图象,两人同时到达A 点,则两人的位移(由O 指向A 的有向线段OA )相等,所以平均速度相等;而甲运动轨迹的长度大于乙运动轨迹的长度,即甲的路程大于乙的路程,所以正确答案为A 、C 。

若上题稍加变动,改为位移图象,答案选什么呢?

例4. 如图6所示表示甲、乙两人从同一点出发沿同方向做直线运动的位移图象,则在时间内以下说法正确的是( )

A. 两人的平均速度相等;

B. 甲的平均速度大于乙的平均速度;

C. 甲的路程大于乙的路程;

D. 甲的位移大于乙的位移。

图6

解析:根据位移图象的物理意义可知,甲、乙两人同时从参考点出发,甲做减速直线运动,乙做匀速直线运动,图线的交点表示两人相遇,所以两人在时间内位移相同,平均速度相同;因为两人做方向不变的直线运动,所以路程也相同,即正确答案为A 。


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