人教版 2019 · 必修第一册 / 2.3

匀变速直线运动的位移与时间的关系

把速度图像的有向面积,与实际位移一一对应。

在 v–t 图上看游标左侧的面积;转向后,负面积会抵消部分正面积。
匀变速直线运动解析模型 · 实时联动
MOTION TRACK / 一维运动正方向沿坐标轴向右x-14.4 m-10.2 m-6.1 m-1.9 m2.2 m6.4 m出发点橙色:净位移 青色点迹:等时间位置vat = 0.00 s
位置、速度、加速度与图像使用同一状态。坐标轴按整段运动自动取景;箭头长度为示意,读数带方向。
0.00 / 6.00 s
时间6.0 s
播放速度拖动时间轴或图像回看
位移 x0.00 m
瞬时速度 v4.00 m/s
加速度 a-2.00 m/s²
实际路程0.00 m
x–tx / m0.00
-14.9-9.4-4.01.46.90.01.53.04.56.0t / s

切线斜率 = v = 4.00 m/s

v–tv / (m·s⁻¹)4.00
-10.2-6.1-2.02.16.20.01.53.04.56.0t / s

有向面积 = Δx = 0.00 m

a–ta / (m·s⁻²)-2.00
-2.4-1.7-1.0-0.30.40.01.53.04.56.0t / s

正负号表示加速度方向

演示初始暂停。播放或拖动时间轴,观察三张图像的同一时刻。

把现象,连回知识

2.3

核心概念

位移时间关系
匀变速运动的位移由初速度贡献与加速度贡献共同构成。x–t 图通常是抛物线。
图像面积
v–t 图与时间轴间的有向面积表示位移;跨过时间轴时分区相加。各区面积绝对值之和表示路程。
消去时间
联立速度、位移公式可消去时间,适合题目没有时间量时使用。它仍要求同一匀变速过程。
中间时刻与等时位移
恒加速度时,一段时间的平均速度等于中间时刻速度;连续相等时间内的位移差保持不变。
ƒ

公式与适用条件

Δx = v₀t + ½at²

加速度恒定;位移带符号。

v² − v₀² = 2aΔx

同一匀变速直线运动过程,不能跨越受力突变或碰撞直接套用。

v平均 = (v₀ + v) / 2 = v(t/2)

加速度恒定,起始计时 t = 0。

Δx相邻等时段 = aT²

连续相等时间 T 的位移之差;各段位移均按同一正方向记号。

容易混淆

  • v–t 图的面积表示位移,x–t 图的面积没有同样含义。
  • 发生转向时,位移绝对值通常不等于路程。

选公式前检查

  1. 画出运动过程并规定正方向。
  2. 确认这段过程中加速度保持不变。
  3. 有时间用位移时间式;无时间可用速度位移式,并检查是否转向。
想一想 · 概念自测
v₀ = 4 m/s、a = −2 m/s²,4 s 内位移与路程为?
完成基础与自测之后

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