
一、對運(yùn)動(dòng)圖象的理解及應(yīng)用
1.對運(yùn)動(dòng)圖象物理意義的理解
(1)一看“軸”:先要看清兩軸所代表的物理量,即圖象是描述哪兩個(gè)物理量之間的關(guān)系。
(2)二看“線”:圖象表示研究對象的變化過程和規(guī)律。在v–t圖象和x–t圖象中傾斜的直線分別表示物體的速度和位移隨時(shí)間變化的運(yùn)動(dòng)情況。
(3)三看“斜率”:x–t圖象中斜率表示運(yùn)動(dòng)物體的速度大小和方向。v–t圖象中斜率表示運(yùn)動(dòng)物體的加速度大小和方向。
(4)四看“面積”:即圖線和坐標(biāo)軸所圍的面積,也往往代表一個(gè)物理量,這要看兩物理量的乘積有無意義。例如v和t的乘積vt=x有意義,所以v–t圖線與橫軸所圍“面積”表示位移,x–t圖象與橫軸所圍“面積”無意義。
(5)五看“截距”:截距一般表示物理過程的初始情況,例如t=0時(shí)的位移或速度。
(6)六看“特殊點(diǎn)”:例如交點(diǎn)、拐點(diǎn)(轉(zhuǎn)折點(diǎn))等。例如x–t圖象的交點(diǎn)表示兩質(zhì)點(diǎn)相遇,但v–t圖象的交點(diǎn)只表示速度相等。
2.運(yùn)動(dòng)圖象的應(yīng)用
(1)用圖象解題可使解題過程簡化,思路更清晰,而且比解析法更巧妙、更靈活。在有些情況下運(yùn)用解析法可能無能為力,但是圖象法則會(huì)使你豁然開朗。
(2)利用圖象描述物理過程更直觀。物理過程可以用文字表述,也可以用數(shù)學(xué)式表達(dá),還可以用物理圖象描述。如果能夠用物理圖象描述,一般來說會(huì)更直觀且容易理解。
(3)運(yùn)用圖象解答物理問題的主要步驟與方法
①認(rèn)真審題,根據(jù)題中所需求解的物理量,結(jié)合相應(yīng)的物理規(guī)律確定所需的橫、縱坐標(biāo)表示的物理量。
②根據(jù)題意,找出兩物理量的制約關(guān)系,結(jié)合具體的物理過程和相應(yīng)的物理規(guī)律作出函數(shù)圖象。
③由所作圖象結(jié)合題意,運(yùn)用函數(shù)圖象進(jìn)行表達(dá)、分析和推理,從而找出相應(yīng)的變化規(guī)律,再結(jié)合相應(yīng)的數(shù)學(xué)工具(即方程)求出相應(yīng)的物理量。
(4)用速度—時(shí)間圖象巧得四個(gè)運(yùn)動(dòng)量
①運(yùn)動(dòng)速度:從速度軸上直接讀出。
②運(yùn)動(dòng)時(shí)間:從時(shí)間軸上直接讀出時(shí)刻,取差得到運(yùn)動(dòng)時(shí)間。
③運(yùn)動(dòng)加速度:從圖線的斜率得到加速度,斜率的大小表示加速度的大小,斜率的正負(fù)反映了加速度的方向。
④運(yùn)動(dòng)的位移:從圖線與時(shí)間軸圍成的面積得到位移,圖線與時(shí)間軸圍成的“面積”表示位移的大小,第一象限的面積表示與規(guī)定的正方向相同,第四象限的面積表示與規(guī)定的正方向相反。
二、追及、相遇問題
1.分析追及問題的方法技巧可概括為“一個(gè)臨界條件”、“兩個(gè)等量關(guān)系”。
(1)一個(gè)臨界條件:速度相等。它往往是物體間能否追上或(兩者)距離最大、最小的臨界條件,也是分析判斷問題的切入點(diǎn);
(2)兩個(gè)等量關(guān)系:時(shí)間關(guān)系和位移關(guān)系,通過畫草圖找出兩物體的時(shí)間關(guān)系和位移關(guān)系是解題的突破口。
2.能否追上的判斷方法
物體B追趕物體A:開始時(shí),兩個(gè)物體相距x0。若vA=vB時(shí),xA+x0xB,則不能追上。
3.若被追趕的物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng),一定要注意判斷追上前該物體是否已經(jīng)停止運(yùn)動(dòng)。
4.解題思路和方法及技巧
(1)解題思路和方法
(2)解題技巧
①緊抓“一圖三式”,即:過程示意圖,時(shí)間關(guān)系式、速度關(guān)系式和位移關(guān)系式。
②審題應(yīng)抓住題目中的關(guān)鍵字眼,充分挖掘題目中的隱含條件,如“剛好”、“恰好”、“最多”、“至少”等,它們往往對應(yīng)一個(gè)臨界狀態(tài),滿足相應(yīng)的臨界條件。
特別提醒:
(1)在分析追及與相遇問題時(shí),可用以下方法:
①臨界條件法:當(dāng)二者速度相等時(shí),二者相距最遠(yuǎn)(最近)。
②圖象法:畫出x–t圖象或v–t圖象,然后利用圖象進(jìn)行分析求解。
③數(shù)學(xué)判別式法:設(shè)相遇時(shí)間為t,根據(jù)條件列方程,得到關(guān)于t的一元二次方程,用判別式進(jìn)行討論,若Δ>0,即有兩個(gè)解,說明可以相遇兩次;若Δ=0,說明剛好追上或相遇;若ΔvC=vB
C.A物體做直線運(yùn)動(dòng)
D.C物體做加速直線運(yùn)動(dòng)
2.某質(zhì)點(diǎn)在東西方向上做直線運(yùn)動(dòng),規(guī)定向東為正方向,其位移—時(shí)間圖象如圖所示,則由圖可知
A.質(zhì)點(diǎn)在0~6 s內(nèi)位移大小為8 m,路程也為8 m
B.質(zhì)點(diǎn)在0~8 s內(nèi)位移為8 m,此段時(shí)間路程為24 m
C.0~4 s質(zhì)點(diǎn)的速度為2 m/s,4~8 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的速度為–4 m/s
D.質(zhì)點(diǎn)0~4 s向東勻速運(yùn)動(dòng),4~6 s向西勻速運(yùn)動(dòng),6~8 s向東勻速運(yùn)動(dòng)
3.(2018·江蘇南京范附中)如圖所示為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的位移x隨時(shí)間t變化的圖象,由此可知質(zhì)點(diǎn)在0~4 s內(nèi)
A.先沿x軸正方向運(yùn)動(dòng),后沿x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)
B.一直做勻變速運(yùn)動(dòng)
C.t=2 s時(shí)速度一定最大
D.速率為5 m/s的時(shí)刻有兩個(gè)
4.(2018·山東臨沂)一枚火箭由地面豎直向上發(fā)射,其v–t圖象如圖所示,則
A.火箭在t2–t3時(shí)間內(nèi)向下 運(yùn)動(dòng)
B.火箭能上升的最大高度為4v1t1
C.火箭上升階段的平均速度大小為v2/2
D.火箭運(yùn)動(dòng)過程中的最大加速度大小為v2/t3
5.(2018·新課標(biāo)全國II卷)甲、乙兩汽車同一條平直公路上同向運(yùn)動(dòng),其速度—時(shí)間圖象分別如圖中甲、乙兩條曲線所示。已知兩車在t2時(shí)刻并排行駛,下列說法正確的是
A.兩車在t1時(shí)刻也并排行駛
B.t1時(shí)刻甲車在后,乙車在前
C.甲車的加速度大小先增大后減小
D.乙車的加速度大小先減小后增大
6.(2018·新課標(biāo)全國III卷)地下礦井中的礦石裝在礦車中,用電機(jī)通過豎井運(yùn)送至地面。某豎井中礦車提升的速度大小v隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖所示,其中圖線①②分別描述兩次不同的提升過程,它們變速階段加速度的大小都相同;兩次提升的高度相同,提升的質(zhì)量相等。不考慮摩擦阻力和空氣阻力。對于第①次和第②次提升過程,
A.礦車上升所用的時(shí)間之比為4:5
B.電機(jī)的最大牽引力之比為2:1
C.電機(jī)輸出的最大功率之比為2:1
D.電機(jī)所做的功之比為4:5
7.(2018·新課標(biāo)全國III卷)甲乙兩車在同一平直公路上同向運(yùn)動(dòng),甲做勻加速直線運(yùn)動(dòng),乙做勻速直線運(yùn)動(dòng)。甲乙兩車的位置x隨時(shí)間t的變化如圖所示。下列說法正確的是
A.在t1時(shí)刻兩車速度相等
B.從0到t1時(shí)間內(nèi),兩車走過的路程相等
C.從t1到t2時(shí)間內(nèi),兩車走過的路程相等
D.從t1到t2時(shí)間內(nèi)的某時(shí)刻,兩車速度相等
8.(2016·江蘇卷)小球從一定高度處由靜止下落,與地面碰撞后回到原高度再次下落,重復(fù)上述運(yùn)動(dòng),取小球的落地點(diǎn)為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系,豎直向上為正方向,下列速度v和位置x的關(guān)系圖象中,能描述該過程的是
9.(2015·廣東卷)甲、乙兩人同時(shí)同地出發(fā)騎自行車做直線運(yùn)動(dòng),前1小時(shí)內(nèi)的位移–時(shí)間圖象如圖所示,下列表述正確的是
A.0.2~0.5小時(shí)內(nèi),甲的加速度比乙的大 B.0.2~0.5小時(shí)內(nèi),甲的速度比乙的大
C.0.6~0.8小時(shí)內(nèi),甲的位移比乙的小 D.0.8小時(shí)內(nèi),甲、乙騎車的路程相等
10.(2014·全國大綱卷)—質(zhì)點(diǎn)沿x軸做直線運(yùn)動(dòng),其v–t圖象如圖所示。質(zhì)點(diǎn)在t=0時(shí)位于x=5 m處,開始沿x軸正向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)t=8 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)在x軸上的位置為
A.x=3 m B.x=8 m C.x=9 m D.x=14 m
11.(2014·新課標(biāo)全國Ⅱ卷)甲、乙兩汽車在一平直公路上同向行駛。在t=0到t=t1的時(shí)間內(nèi),它們的v–t圖象如圖所示。在這段時(shí)間內(nèi)
A.汽車甲的平均速度比乙大
B.汽車乙的平均速度等于
C.甲、乙兩汽車的位移相同
D.汽車甲的加速度大小逐漸減小,汽車乙的加速度大小逐漸增大
1.CD【解析】此圖象為位移與時(shí)間的關(guān)系,A物體先向正方向運(yùn)動(dòng)后朝反方向運(yùn)動(dòng),B向正方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),C向正方向做加速運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤;三物體的位移均相同,所用時(shí)間相等,所以平均速度相同,故B錯(cuò)誤;ABC均為直線運(yùn)動(dòng),故C正確;C的斜率逐漸增大,所以速度逐漸增大,做加速直線運(yùn)動(dòng),故D正確。
故斜率先增大后減小,說明物體速率先增大后減小,做變速運(yùn)動(dòng),但不能判斷是不是做勻變速直線運(yùn)動(dòng),t=2 s時(shí),斜率最大,速度最大,B錯(cuò)誤C正確;因?yàn)樾甭氏仍龃蠛鬁p小,并且平均速度為5 m/s,故增大過程中有一刻速度為5 m/s,減小過程中有一刻速度為5 m/s,共有兩個(gè)時(shí)刻速度大小為5 m/s,D正確。
4.B【解析】在時(shí)間內(nèi)火箭的速度為正值,仍在上升,故A錯(cuò)誤;由圖看出,在時(shí)間內(nèi)火箭的速度都是正值,說明火箭一直在上升,圖線與坐標(biāo)軸所圍“面積”的大小等于箭能上升的最大高度,由數(shù)學(xué)知識(shí)得:箭能上升的最大高度,,解得,故B正確;火箭上升階段的平均速度大小為,故C錯(cuò)誤;由圖看出,在時(shí)間內(nèi)圖線的斜率最大,則火箭的加速度最大,最大加速度大小為,故D錯(cuò)誤。
5.BD【解析】在v–t圖象中圖象包圍的面積代表了運(yùn)動(dòng)走過的位移,圖象的斜率代表加速度,解本題要利用這個(gè)知識(shí)點(diǎn)求解。v–t圖象中圖象包圍的面積代表運(yùn)動(dòng)走過的位移,兩車在t2時(shí)刻并排行駛,利用逆向思維并借助于面積可知在t1時(shí)刻甲車在后,乙車在前,故A錯(cuò)誤,B正確;圖象的斜率表示加速度,所以甲的加速度先減小后增大,乙的加速度也是先減小后增大,故C錯(cuò)D正確。
勻速運(yùn)動(dòng)過程的牽引力F3=mg。第次提升過程做功W1=F1× QUOTE ×t0×v0+ F2× QUOTE ×t0×v0=mgv0t0;第次提升過程做功W2=F1× QUOTE × QUOTE t0× QUOTE v0+ F3× QUOTE v0×3t0/2+ F2× QUOTE × QUOTE t0× QUOTE v0 =mgv0t0;兩次做功相同,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
7.CD【解析】根據(jù)位移圖象的物理意義可知,在t1時(shí)刻兩車的位置相同,速度不相等,乙車的速度大于甲車的速度,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;從0到t1時(shí)間內(nèi),乙車走過的路程大于甲車,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;從t1到t2時(shí)間內(nèi),兩車都是從x1位置走到x2位置,兩車走過的路程相等,選項(xiàng)C正確;根據(jù)位移圖象的斜率等于速度可知,從t1到t2時(shí)間內(nèi)的某時(shí)刻,兩車速度相等,選項(xiàng)D正確。
8.A【解析】由題意知小球在下落的過程中速度方向向下,與題中規(guī)定的正方向相反,故為負(fù)值,所以C、D錯(cuò)誤;小球的運(yùn)動(dòng)為勻變速運(yùn)動(dòng),根據(jù)可知,速度與時(shí)間的關(guān)系式為二次函數(shù),故A正確,B錯(cuò)誤。
9.B【解析】在s–t圖象中,圖線的斜率表示了物體運(yùn)動(dòng)的速度,由圖可知,在0.2~0.5小時(shí)內(nèi),甲、乙均做勻速直線運(yùn)動(dòng),且甲的圖線斜率較大,即甲的速度比乙的大,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)B正確;在0.6時(shí)時(shí)刻,甲的位置坐標(biāo)為10 km,乙的位置坐標(biāo)為8 km,在0.8時(shí)時(shí)刻,兩者到達(dá)同一坐標(biāo)位置,因此根據(jù)位移的定義可知,在0.6~0.8小時(shí)內(nèi),甲的位移比乙的大,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;路程是指物體運(yùn)動(dòng)軌跡線的長度,在0~0.8小時(shí)內(nèi),甲先從0坐標(biāo)位置運(yùn)動(dòng)至10 km坐標(biāo)位置,乙先從0坐標(biāo)位置運(yùn)動(dòng)至8 km坐標(biāo)位置,兩者再返回至同一位置,顯然兩者運(yùn)動(dòng)的路程不等,甲運(yùn)動(dòng)的路程比乙的大4 km,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
度不等于,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;因?yàn)閳D線的切線的斜率等于物體的加速度,故甲乙兩車的加速度均逐漸減小,選項(xiàng)D 錯(cuò)誤。
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