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。
第 2 章 · 匀变速直线运动的研究第 3 节 · 教材 p.42
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
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。
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 / m
切线斜率 = v = 4.00 m/s
v–tv / (m·s⁻¹)
有向面积 = Δx = 0.00 m
a–ta / (m·s⁻²)
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。
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
- 画出运动过程并规定正方向。
- 确认这段过程中加速度保持不变。
- 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。
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