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v-t图象中的“面积”是位移还是路程
本节中有一个结论:v-t图象中的图线与t轴包围的“面积”,在数值上等于t时间内物体的位移,即求出“面积”就可知道位移的大小和方向,t轴上方“面积”表示位移是正值(或与规定正方向相同),t轴下方“面积”表示位移是负值(或与规定正方向相反)。如图2-3-1中“面积Ⅰ”表示0~t1 内物体的位移且是正值,“面积Ⅱ”表示t1~t2内物体的位移且为负值。
但是,v-t图象中的图线与t轴包围的“面积”,在数值上一定表示t时间内物体的位移大小吗?
下面请看一道运动学中常见的习题及解答。
例如:如图2-3-2所示在水平面上固定着两个光滑的斜面a和斜面b,两斜面的高度相同,且,今让小物块(可看作质点)分别从斜面a的A点和斜面b的A′点无初速释放,若不计小球在B点损失能量,试比较小物块滑至斜面底端时间长短。
解析:用v-t图象来求解,由于两个斜面的高度一样,据机械能守恒,小物块滑到底端C点和C′点的速度大小相等,又因为,图线与t轴围成的“面积”相同,即图线Ⅰ(表示物块从斜面a上下滑的过程)与t轴围成的“面积”和图线Ⅱ(表示物块从斜面b上下滑的过程)与t轴围成的“面积”应该相同,如图2-3-3所示。则非常容易得出正确结论ta<tb.
题后思考:很显然,图2-3-3中的图线Ⅰ与t轴围成的“面积”并非表示位移,因为,由三角形两边之和大于第三边,AB+BC>AC,则AC直线距离一定小于A′C′。所以,图2-3-3中的图线Ⅰ与t轴围成的“面积”表示小物块运动的路程,只有ABC的路程才与A′C′ 相等。