位移时间图像

讲这节知识之前我们先补一下上期知识点

上期我们讲到路程和位移，这两个有一个重要的区别就是路程是标量，而位移是矢量

标量就是只有大小，没有方向的物理量

像质量，密度，温度都是标量

但有一个非常容易被我们搞混的标量，就是功，一个力做了功也伴随着能量的变化，能量只有大小没有方向，能量为标量功和能量的单位同样是焦耳，所以功也是标量

功的正负只表示力做正功还是负功（动力/阻力），不代表方向。

而矢量就是既有大小又有方向的物理量，除了上一期提到的位移，还有力，拉力，重力，摩擦力都是，当然了速度也不能忘

接下来我们说一说位移-时间图像

在直角坐标系中以时刻t为横轴，选位置x为纵轴，其上的图线就是位置-时间图像。

因为位置与位移大小相等，所以位置-时间图像就是位移-时间图像，又称x-t图像

整张图只用来记录不同时刻，物体处在直线轨道上的哪个位置

和物体真实走的路线没有半点关系。

x-t图像只有一根位置坐标轴x，只能表达「沿这条直线上的位置」，没有第二个坐标轴（y、z），没办法描述上下、左右、平面拐弯这类二维、三维运动。

它的设定本身就只适配一维直线运动。

所以它只能描述物体做直线运动

曲线只说明它速度在变，和路线无关。

接下来我们要讲干货-x-t图像四大模型

模型一：水平直线（静止图像）

图像特征：为一条平行于时间轴的横线。

物理含义：它表示时间一直在走，但物体的位置x完全不变。

运动状态：物体保持静止。

模型二：倾斜上升直线（正向匀速直线）

图像特征：为从左下往右上倾斜的直线，斜率不变。

物理含义：每一秒位置增加量都一样。

运动状态： 物体在沿x轴正方向匀速直线运动。

模型三：倾斜下降直线（反向匀速直线）

图像特征：为从左上往右下倾斜直线。

物理含义：位置坐标不断减小。

运动状态：沿x轴负方向匀速直线运动。

模型四：曲线图像（变速直线运动）

图像特征：线条弯曲，斜率一直在变。

物理含义：相同时间内位置变化越来越大或越来越小。

运动状态：加速或减速直线运动

这里图片中，因为是x-t图像，横轴为t纵轴为x，所以斜率＝△x/△t＝v，速度我们后面细讲但是这个知识点要记住

斜率表示v，图片中前半段斜率逐渐增大，所以是加速运动，后半段斜率逐渐减小，所以是减速运动

可以根据切线看斜率

图像上升下降＝位置、方向在变

整张图只有时间、位置两个数据，没有运动轨迹形状。

例题1（基础必考 判断正误）

题目：关于x-t图像，下列说法正确的是：

①图像是曲线，说明物体做曲线运动

②图像交点代表两物体相遇

③水平线段代表速度为0

④图像斜率代表速度大小与方向

逐个解析：

①错！前面重点强调：x-t图全部是直线运动，曲线只代表变速。

②对，同一时刻、同一位置＝相遇

③对，位置不变，静止，速度为0

④对，斜率正负＝方向，斜率大小＝速度大小

正确答案：②③④

例题2（拔高计算题 完美压轴）

题目：一个物体沿直线运动，其x-t图像：

0时刻位置在x=-4m

第2秒时到达x=4m

第4秒回到x=0m

求：0–2s、2–4s 的位移、路程

参考答案：

0–2s

初位置x₁=-4m，末位置x₂=4m

位移 Δx = 4 - (-4) = +8m

正号代表向正方向运动

单向运动，路程=8m

2–4s

初位置x₁=4m，末位置x₂=0m

位移 Δx = 0 - 4 = -4m

负号代表向负方向运动

路程=4m

All in all

1.x-t图像只能描述直线运动，永远描述不了曲线运动。

2.图像形状≠运动轨迹，弯曲只代表速度变化。

3.斜率=速度，水平=静止，上升正向、下降反向。

4.交点=相遇，位移看始末坐标差，路程看实际轨迹长度。

下期预告

高中物理第一个核心实验——打点计时器

带你搞懂0.02s、纸带判断快慢、先通电后拉纸带所有考试考点！