匀速直线运动的位移图象
从匀速直线运动的速度公式v = s ,可以得到s = vt,这就是匀速直线运
t
动的位移公式。式中速度 v 是常量,所以匀速直线运动的位移 s 跟时间 t 成正比,位移是时间的一次函数。这一函数关系用图象来表示,就是匀速直线运动的位移-时间图象(s-t 图象,简称位移图象)。
根据上述纸带记录的运动,可列出时间 t 与它对应的位移 s 的数据表:
t(s) |
0 |
01. |
0.2 |
0.3 |
0.4 |
0.5 |
---|---|---|---|---|---|---|
s(1 × 10-2m) |
0 |
2.0 |
4.0 |
6.0 |
8.0 |
1.0 |
从实验数据,用描点法可以画出这一匀速直线运动的位移图象(图 3- 18)。由图象可以看出这是一条通过坐标轴原点的倾斜直线,表明了每隔相等时间△t 位移的增加量△s 是相等的。这正反映了匀速直线运动的位移 s 随时间 t 发生均匀变化的特点(图 3-19)。
如果把两个速度不相等的匀速直线运动的位移图象,按同一标度画在同一个直角坐标系中,可以看出这两条倾斜直线的斜率是不等的,表明这
两个运动在相等时间里的位移是不相等的,即 s2 > s1 ,也就是v >v 。
t t 2 1
所以匀速直线运动的位移图线的斜率△s 可以表示速度的大小,位移图线的
△t
斜率越大,表示速度越大(图 3-20)。
■
匀速直线运动的位移大小还可以在匀速直线运动的速度图象上反映出来。图 3-21 中,v-t 图线与时间轴之间有一个矩形,这一矩形的一条边在数值上等于速度 v 的大小,另一条边在数值上等于时间 t,这一矩形的面积等于矩形两条边的乘积 v×t,所以,一个匀速直线运动在时间 t 内位移的大小,可以用它的速度图线与时间轴之间包围的面积来表示。
图象的意义
物理规律常用文字叙述,物理规律所揭示的物理量间的定量关系常用数学公式表达,这就使规律变得简单明了,便于进一步探讨各个变量间的关系;而用函数图象来表达规律所反映的变量关系时,则更能使这种关系得到形象直观的显示。因此,文字叙述、数学公式、函数图象是表述物理规律的几种基本手段,综合起来运用,人们便能更全面、确切、清晰地理解规律。