素养探究课(一)运动观念——运动图象 追及和相遇问题
运动图象问题[学生用书P10]
【题型解读】
1.运动学图象主要有x-t、v-t、a-t图象,应用图象解题时主要看图象中的“轴”“线”“斜率”“点”“面积”“截距”六要素:
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一般意义
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x-t图象
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v-t图象
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a-t图象
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轴
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图象描述哪两个物理量之间的关系
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纵轴—位移
横轴—时间
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纵轴—速度
横轴—时间
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纵轴—加速度
横轴—时间
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线
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表示物理量y随物理量x的变化过程和规律
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运动物体的位移与时间的关系
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运动物体的速度与时间的关系
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运动物体的加速度与时间的关系
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斜率
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k=,定性表示y随x变化的快慢
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某点的斜率表示该点的瞬时速度
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某点的斜率表示该点的加速度
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某点的斜率表示该点加速度的变化率
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点
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两线交点表示对应纵、横坐标轴物理量相等
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两线交点
表示两物体相遇
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两线交点表示两物体在该时刻速度相同
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两线交点表示两物体该时刻加速度相同
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面积
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图线和时间轴所围的面积,也往往代表一个物理量,这要看两物理量的乘积有无意义
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无意义
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图线和时间轴所围的面积,表示物体运动的位移
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图线和时间轴所围的面积,表示物体的速度变化量
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截距
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图线在坐标轴上的截距一般表示物理过程的“初始”情况
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在纵轴上的截距表示t=0时的位移
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在纵轴上的截距表示t=0时的速度
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在纵轴上
的截距表
示t=0时
的加速度
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2.图象问题常见的是x-t和v-t图象,在处理特殊图象的相关问题时,可以把处理常见图象的思想以及方法加以迁移,通过物理情境遵循的规律,从图象中提取有用的信息,根据相应的物理规律或物理公式解答相关问题.处理图象问题可参考如下操作流程:
【典题例析】
制动防抱死系统(antilock brake system)简称ABS,其作用就是在汽车制动时,自动控制制动器制动力的大小,使车轮不被抱死,处于边滚边滑的状态,以保证车轮与地面的附着力为最大值.某汽车在启用ABS刹车系统和不启用该刹车系统紧急刹车时,其车速与时间的变化关系分别如图中的①、②图线所示.由图可知,启用ABS后( )
A.瞬时速度总比不启用ABS时小
B.加速度总比不启用ABS时大
C.刹车后的平均速度比不启用ABS时小
D.刹车后前行的距离比不启用ABS更短
[解析] 图象中各点的纵坐标表示对应的速度,由题图可知,启用ABS后瞬时速度开始时比不启用时要大,故A错误;图象的斜率表示加速度,由题图可知,开始时的加速度小于不启用时的加速度,故B错误;由题图可知,启用后经过的位移明显小于不启用时的位移,但由于时间关系不明显,无法确定平均速度大小,故C错误,D正确.
[答案] D
【迁移题组】
迁移1 x-t图象
1.(多选)(2018·高考全国卷Ⅲ)甲、乙两车在同一平直公路上同向运动,甲做匀加速直线运动,乙做匀速直线运动.甲、乙两车的位置x随时间t的变化如图所示.下列说法正确的是( )
A.在t1时刻两车速度相等
B.从0到t1时间内,两车走过的路程相等
C.从t1到t2时间内,两车走过的路程相等
D.在t1到t2时间内的某时刻,两车速度相等
解析:选CD.x-t图象某点的切线斜率表示瞬时速度,A错误;前t1时间内,由于甲、乙的出发点不同,故路程不同,B错误;t1~t2时间内,甲、乙的位移和路程都相等,大小都为x2-x1,C正确;t1~t2时间内,甲的x-t图象在某一点的切线与乙的x-t图象平行,此时刻两车速度相等,D正确.
迁移2 v-t图象