考纲解读1.理解匀变速直线运动v-t图象,并会用它们解决问题.2.掌握追及与相遇问题的特点以及解决这类问题的一般方法.
考点一 v-t图象的理解
通过“六看”理解v-t图象:
| v-t图象 |
轴 | |
线 | 倾斜直线表示匀变速直线运动 |
斜率 | 表示加速度 |
面积 | 图线和时间轴围成的面积表示位移 |
纵截距 | 表示初速度 |
特殊点 | 拐点表示从一种运动变为另一种运动,交点表示速度相等 |
| |
例1 (2013·大纲全国·19)将甲、乙两小球先后以同样的速度在距地面不同高度处竖直向上抛出,抛出时间相隔2s,它们运动的v-t图像分别如图1直线甲、乙所示.则( )
图1
A.t=2s时,两球的高度相差一定为40m
B.t=4s时,两球相对于各自抛出点的位移相等
C.两球从抛出至落到地面所用的时间间隔相等
D.甲球从抛出至到达最高点的时间间隔与乙球相等
解析 由于两球的抛出点未知,则A、mhhpaC均错;由图像可知4 s时两球上升的高度均为40 m,则距各自出发点的位移相等,则B正确;由于两球的初速度都为30 m/s,则上升到最高点的时间均为t=,则D正确.
答案 BD
变式题组
1.[对速度图象的理解](2013·四川·6)甲、乙两物体在t=0时刻经过同一位置沿x轴运动,其v-t图象如图2所示,则( ) 图2
A.甲、乙在t=0到t=1s之间沿同一方向运动
B.乙在t=0到t=7s之间的位移为零
C.甲在t甲基丙烯酸烯丙酯=0到t=4s之间做往复运动
D.甲、乙在t=6s时的加速度方向相同
答案 BD
2.[v-t图象的理解]如图3所示是物体在某段运动过程中的v-t图象,在t1和t2时刻的瞬时速度分别为v1涤绒和v2,则从t1到t2的过程中( )
图3
A.加速度增大
B.加速度不断减小
C.平均速度v=
D.平均速度v>
答案 B
1.x-t图象、v-t图象都不是物体运动的轨迹,图象中各点的坐标值x、v与t一一对应.
2.x-t图象、v-t图象的形状由x与t、v与t的函数关系决定.
3.无论是x-t图象还是v-t图象,所描述的运动情况都是直线运动.
考点二 运动学图象的应用
1.用图象解题可使解题过程简化,思路更清晰,而且比解析法更巧妙、更灵活.在有些情况下运用解析法可能无能为力,但是用图象法则会使你豁然开朗.
2.利用图象描述物理过程更直观.物理过程可以用文字表述,也可以用数学式表达,还可以用物理图象描述.如果能够用物理图象描述,一般来说会更直观且容易理解.
例2 如图4所示是一辆汽车和一辆摩托车同时同地沿同一方向做直线运动的v-t图象,则由图象可知( )
图4
A.40s末汽车在摩托车之前
B.20s末汽车运动方向发生改变
C.60s内两车相遇两次
分集水器D.60s末汽车回到出发点
解析 由图象可知,两车同时同地出发,分别在t=20 s和t=60 s时两车运动的位移相同,故60 s末两车相遇两次,C正确;因速度图线一直在时间轴上方;汽车运动方向不变,t=20 s时加速度方向发生变化,B、D均错误;t=20 s后,v汽车>v摩托车,40 s功率测量末两车速度相同时,汽车运动的位移大于摩托车运动的位移,故汽车在摩托车之前,A正确.
答案 AC
递进题组
3.[运动图象的应用]某同学欲估算飞机着陆时的速度,他假设飞机在平直跑道上做匀减速运动,飞机在跑道上滑行的距离为x,从着陆到停下来所用的时间为t,实际上,飞机的速度越大,所受的阻力越大,则飞机着陆时的速度应是( )
A.v=B.v=
C.v>D. <v<
答案 C
解析 由题意知,当飞机的速度减小时,所受的阻力减小,因而它的加速度会逐渐变小.画出相应的v-t图象大致如图所示:
根据图象的意义可知,实线与坐标轴包围的面积为x,虚线(匀减速运动)下方的“面积”表示的位移为t,应有: t>x,所以v>,所以选项C正确.
4.[运动图象的应用]如图5所示,两物体由高度相同、路径不同的光滑斜面由静止下滑,物体通过两条路径的长度相等,通过C点前后速度大小不变,且到达最低点B、D时两点的速度大小相等,则下列说法正确的是( )
图5
A.物体沿AB斜面运动时间较短
B.物体沿ACD斜面运动时间较短
C.物体沿两个光滑斜面运动时间相等
D.无法确定
答案 B
解析 由于两斜面光滑,且物体通过C点前后速度大小不变,两物体到达斜面最低点的速度大小相等,而且两物体运动路程相等,故可利用速度-时间图象进行分析比较,从图中可以看出,沿ACD运动时,起始阶段加速度较大,故其速度图象起始阶段斜率较大,且二者末速度相等,为了保证最后速度大小一样且包围的面积(路程)一样,可以看到通过AB的时间t1大于通过ACD的时间t2,所以沿ACD斜面运动时间较短,故B正确.
运用图象解答物理问题的主要步骤与方法
(1)认真审题,根据题中所需求解的物理量,结合相应的物理规律确定所需的横、纵坐标表示的物理量.
(2)根据题意,出两物理量的制约关系,结合具体的物理过程和相应的物理规律作出函数图象.
(3)由所作图象结合题意,运用函数图象进行表达、分析和推理,从而出相应的变化规律,再结合相应的数学工具(即方程)求出相应的物理量.
考点三 追及与相遇问题
1.分析技巧:可概括为“一个临界条件”、“两个等量关系”.
(1)一个临界条件:速度相等.它往往是物体间能否追上或(两者)距离最大、最小的临界条件,也是分析判断问题的切入点;
(2)两个等量关系:时间关系和位移关系,通过画草图出两物体的时间关系和位移关系是解题的突破口.
2.能否追上的判断方法
物体B追赶物体A:开始时,两个物体相距x0.若vA=vB时,xA+x0<xB,则能追上;若vA=vB时,xA+x0=xB,则恰好不相撞;若vA=vB时,xA+x0>xB,则不能追上.
3.若被追赶的物体做匀减速直线运动,一定要注意判断追上前该物体是否已经停止运动.
例3 一辆值勤的警车停在公路边,当警员发现从他旁边以10m/s的速度匀速行驶的货车严重超载时,决定前去追赶,经过胸章机5.5 s后警车发动起来,并以一定的加速度做匀加速运动,但警车行驶的最大速度是25 m/s.警车发动后刚好用12s的时间追上货车,问: