APP下载

解决多过程动力学问题的法宝
——速度—时间图象的应用

2019-08-05贵州

教学考试(高考物理) 2019年4期
关键词:纵轴横轴初速度

贵州

一、基础知识

1.以横轴表示时间,纵轴表示速度,作出速度随时间变化的关系图,简称v-t图。匀变速直线运动的v-t图是一条倾斜直线,匀速直线运动的v-t图是平行时间轴的一条直线。

2.在v-t图中可以知道描述匀变速直线运动的五个物理量,即横轴看时间,纵轴看初、末速度,斜率看加速度,面积看位移。还有另外三个拓展物理量,一是中间时刻速度等于平均速度的同时也等于初末速度之和的一半,二是斜率与时间的乘积表示速度的变化量,三是斜率与质量的乘积表示物体所受的合力。

二、作图的步骤与技巧

1.首先建立横、纵坐标,标上符号和单位,长、宽比例适中,总体构成一个矩形;

2.确定第一个坐标点,如(0、v0)即零时刻时初速度不为零;

3.确定图的走向,在纵轴的正半轴斜向上表示增加,斜向下表示减少,在纵轴的负半轴斜向上表示减少,斜向下表示增加,同时要兼顾时间间隔;

4.确定拐点速度,同时兼顾拐点时刻,注意末速度和末时刻;

5.充分理解加速度的意义是每秒速度的变化量,利用速度公式的变式算出速度变化量、时间间隔、加速度之间的关系;

中午,营业部关门了,公安局的老邓挺着大肚子,背着双手,像只打鸣的公鸡一样踱到营业部,只要细看,他那黑浸浸的脸上明显地掩饰着幸灾乐祸。跟在他身后的小李斜跨着一绿色的挎包,一身公安制服穿得整整洁洁,平常乱糟糟的头发,今天从中间分成两瓣,像两片瓦一样搭在两只精神焕发的眼睛上,那发梢还挂着水,在阳光下闪闪发亮。

6.最后分析图象的意义,即横轴看时间,纵轴看初、末速度,斜率看加速度,面积看位移,面积差等于相对位移。

三、基础实践

【例1】(2016年全国卷Ⅲ)一质点做速度逐渐增大的匀加速直线运动,在时间间隔t内位移为s,动能变为原来的9倍。该质点的加速度为

( )

【分析】根据题意末速度是初速度的三倍,经历时间t,位移为s,作出v-t图:

【例2】(2018年全国卷Ⅱ)汽车A在水平冰雪路面上行驶。驾驶员发现其正前方停有汽车B,立即采取制动措施,但仍然撞上了汽车B。两车碰撞时和两车都完全停止后的位置如图所示,碰撞后B车向前滑动了4.5 m,A车向前滑动了2.0 m,已知A和B的质量分别为2.0×103kg和1.5×103kg,两车与该冰雪路面间的动摩擦因数均为0.10,两车碰撞时间极短,在碰撞后车轮均没有滚动,重力加速度大小g=10 m/s2。求:

(1)碰撞后的瞬间B车速度的大小;

(2)碰撞前的瞬间A车速度的大小。

【分析】第一小问,设碰撞后瞬间B车速度的大小为v,做加速度大小为1的匀减速直线运动直到停止,根据题意作出v-t图:

此图的难点是横轴时刻的大小等于初速度与加速度大小的比值,根据图象面积的大小等于位移的大小很快计算出v=3 m/s。

四、升华突破

【例3】长为1.5 m的长木板B静止放在水平冰面上,小物块A以某一初速度从木板B的左端冲上长木板B,直到A、B的速度达到共速0.4 m/s,然后A、B又一起在水平冰面上滑行了8.0 cm。若小物块A可视为质点,它与长木板B的质量相同,A、B间的动摩擦因数μ1=0.25。(取g=10 m/s2)求:

(1)木板与冰面的动摩擦因数;

(2)小物块相对于长木板滑行的距离。

【分析】根据题目可得,A做减速运动,B做加速运动,AB共速后一起减速到停止。此题的难点是A在B的上面减速,最后一起在地面上减速,说明AB之间的摩擦因数大于B与地面的摩擦因数,加速度是摩擦力产生的,故A减速的图象要比AB一起在地面上减速的图象要陡一些。根据作图的步骤与技巧,作出v-t图:

【分析】(1)后面三角形的面积在数值上等于AB一起在地面上滑行的位移大小,即8.0 cm,知道初、末速度和位移,可以算出加速度的大小是a=1.0 m/s2,因为加速度是摩擦力产生的,则摩擦因数是0.1。

(2)0.4 m/s是两个物体的共同速度,即图象中的拐点速度,A做减速运动,根据速度公式有0.4=v0-2.5t1,B做加速运动,是两个摩擦力共同作用产生的加速度,根据速度公式有0.4=0.5t1,上述两个方程可以得出v0=2.4 m/s,t1=0.8 s。

斜线部分三角形面积即A相对于木板B的位移,大小等于0.96 m。

(1)在0~2 s时间内A和B加速度的大小;

(2)A在B上总的运动时间。

【分析】根据题意,A做两次加速度不同的加速运动,B先加速再减速最后静止,作出v-t图如图所示

猜你喜欢

纵轴横轴初速度
电子纵向初速度在氢原子蜘蛛状动量谱干涉结构中的作用*
请 您 诊 断
物理期末测试题
莫把此图作彼图
超大直径空心独立复合桩横轴向承载力
巧解“一横多纵多线”坐标图地理试题
流动管理:一种班级管理的实践模式
有丝分裂和减数分裂通用曲线的解读
抓住重点知识 提高复习效率
一道从多方面多层次考查能力的试题