高中物理 勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究——v-t圖像的進(jìn)一步討論

通過(guò)上一節(jié)的學(xué)習(xí),我們知道勻變速直線運(yùn)動(dòng)v-t圖像的面積就是物體運(yùn)動(dòng)的位移,這節(jié)內(nèi)容對(duì)v-t圖像做進(jìn)一步的討論。
觀察下圖,前一半時(shí)間,物體速度為正,沿正向運(yùn)動(dòng),與時(shí)間軸圍成的面積在t軸上方,表示正向位移的大小;后一半時(shí)間,物體速度為負(fù),沿反向運(yùn)動(dòng),與時(shí)間軸圍成的面積在t軸下方,表示反向位移的大小。

以上就是時(shí)間軸上方面積和時(shí)間軸下方面積的含義。特別的,如果圖中兩塊面積相等,即正向位移=反向位移,那么物體的總位移為零,回到了出發(fā)點(diǎn)。
再來(lái)看一個(gè)圖,甲乙兩輛小車同時(shí)從同一位置出發(fā),甲車做勻速直線運(yùn)動(dòng),乙車做勻加速直線運(yùn)動(dòng),它們圖像圍成的面積表示什么含義?

先看前一段時(shí)間,在這段時(shí)間內(nèi)
,甲的位移是紅色矩形的面積,乙的位移是黑色三角形的面積,這兩個(gè)面積的差就是上圖綠色的面積。

再來(lái)看一下后半段時(shí)間,在這段時(shí)間,甲的位移是紅色的面積,乙的面積是黑色梯形的面積,這兩個(gè)面積的差就是上上個(gè)圖中黃色的面積。

這就是兩個(gè)v-t圖像所圍成的面積的含義。如果這兩塊面積相等,就表明出發(fā)后甲在乙的前面,并且隨著時(shí)間的變化它們之間的距離越來(lái)越大,到時(shí)刻兩者速度相等,距離最大;后來(lái)乙的速度大于甲的速度,兩者之間距離逐漸減小,直到
時(shí)刻乙追上甲,此時(shí)兩者走過(guò)的位移相等。此時(shí)兩車的相對(duì)距離為零。
要注意的是,兩個(gè)物體的相對(duì)位移不一定等于兩者間距,只有在兩個(gè)物體起點(diǎn)相同的情況下,相對(duì)位移才等于間距;如果起點(diǎn)不同,則相對(duì)位移不等于間距,而等于物體之間距離的變化。

如圖,當(dāng)起點(diǎn)相同時(shí),相對(duì)位移=甲的位移 - 乙的位移;
當(dāng)起點(diǎn)不同時(shí),相對(duì)位移=(起始距離+甲的位移)- 乙的位移。
總結(jié)
時(shí)間軸上方的面積表示正向位移的大小;時(shí)間軸下方的面積表示反向位移的大小。
同一個(gè)v-t圖中兩個(gè)圖像所圍成的面積表示兩個(gè)物體的位移差,即相對(duì)位移。
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