高中物理中运动图像及形式分析

白子冰

(哈尔滨市第九中学高二级二班，哈尔滨 150001 )



高中物理中运动图像及形式分析

白子冰

(哈尔滨市第九中学高二级二班，哈尔滨 150001 )

物理是一门奇妙的学科，其中很多理论都是在实际探索中发现的，却又是客观存在的。作为一名学生，应该认真学好物理这门学科，在物理这个浩瀚的知识海洋中，学会擅长探索新的内容，挖掘新的领域。

高中物理；运动图像；运动形式；学习过程

1 运动的定义

1.1 机械运动

机械运动是整个自然界随处可见的一种运动，它的位置或状态随着时间的变化而变化，这就是人们常说的运动。生活中的运动无处不在，就连地球也在时刻运动着，进行着它的自转和公转。

1.2 参照物

当需要判断一个物体是否发生的运动的时候，往往需要借助其他的物体来作为一个标准，这就是所说的参照物。选择参照物的原因，主要是想通过这个参照物来观察是否这个物体有发生位置变化。当然，选择的参照物不同，可能会出现不同的结果。

1.3 运动和静止的相对性

大部分情况下，都会选择静止的参照物，从而能准确的判断物体发生的运动具体情况。但是，宇宙中的万物都时刻不停的运动着，根本不存在什么绝对静止的东西，任何参照物实际上都在运动，所以得出了相对运动和相对静止的概念。在学习过程中，要自己学会选择参照物，根据不同的情形，选择恰当的参照物，从而得出想要的结论。一般判断两个物体是相对静止是根据两个主要条件：方向相同和速度相同。

2 主要的几种运动形式

2.1 匀速直线运动

在直线运动的前提下，物体在任意相等时间内产生的位移相等，称之为该物体在做匀速直线运动。它的速度一定，位移随时间的增长而增长，此时，它的合外力为零。例如，一颗珠子在毫无摩擦的平面上运动，忽略外界因素的影响，那么它会在这个平面上永无止境的匀速直线运动。

2.2 匀变速直线运动

同样，物体是在做直线运动，在任意相等的时间内物体速度的变化相等，称之为匀变速直线运动。而其中又分为匀加速直线运动和匀减速直线运动，一种是速度越来越大，一种是速度越来越小。此时物体的合外力是恒定的，合外力的方向和物体运动的速度在一条直线上。假如合外力和速度方向一致，此时物体做的是匀加速直线运动。假如合外力与物体的运动方向相反，此时物体做的是匀减速直线运动。

2.3 抛体运动

主要介绍几个常见的抛体运动：A.平抛运动。其初速度不为零，并且初速度方向为水平方向，整个运动过程只受重力。B.斜抛运动。初速度不为零，速度方向与水平方向呈一定的夹角，只受重力。C.竖直向上、向下抛体运动。初速度不为零，速度方向与水平方向垂直，只受重力。除此之外，还有初速度为零，只受重力的自由落体运动。

2.4 圆周运动

圆周运动的轨迹是圆周，在任意相等时间内所划过的弧长是相等的，其合外力大小恒定，方向始终沿着圆的半径指向圆心。比如说，地球绕着太阳转和月亮绕着地球转，其中的原理是一样的。

2.5 简谐振动

简谐振动的整个运动过程中只受回复力的作用，进行反复运动。其中回复力的大小和位移有关联，成正比例关系，力的方向指向平衡位置。例如，在拉弹簧的时候，在弹性形变以内，弹簧拉的越远，其回复力越大，力的方向为弹簧的平衡方向。

3 运动图像分类及性质

3.1 运动图像分类

运动图像分类主要是分为两类：一类是速度和时间图像，一类是位移和时间图像。在对速度和时间图像的学习过程中发现，除了单纯将运动作为考点外，经常喜欢将运动做功、受力等作为前提条件，然后再得出整个运动过程，用运动的速度和时间图像展示。从图中可以看出该物体的速度随时间的变化情况，有可能是速度不变，也有可能是变快或变慢，假如速度为零，则说明该物体是静止的。这就需要能够根据图像作出分析，了解物体整个过程的运动情况，进而解答相关问题。在位移和时间图像学习中，可以得知某个时间点的位移，假如在一段时间物体位移并没有发生变化，那么可以从中发现这个物体在这段时间内处于静止状态。同学们根据不同的时间点发生的转折，从中找出解题的关键。

3.2 运动图像的性质

3.2.1 速度和时间图像的性质

在速度和时间图像中，假如是直线图像，速度随时间逐渐增大，这个物体在做匀加速运动。速度不随时间改变且大于零，物体在做匀速运动。速度随时间逐渐减小，物体在做匀减速运动。若速度为零，则物体处于静止状态。其中，加速度其实就是图像的斜率，通常可以根据斜率的正负来判断物体的加、减速运动。假如图像是曲线，也可以根据其斜率判断加速度的变化情况。图像中，某一时刻的速度和时间在图中构成的面积就是物体发生的位移，由于位移、速度都是矢量，方向有正负，假如速度为正方向，那么发生的位移也是正的。假如速度为负方向，那么发生的位移也是负的，其所有的正、负位移合所得到的位移就是最终物体与最初状态相比发生的位移。在图像中，经常看到直线和曲线相结合，这种运动是相当复杂的，速度变化情况非常丰富。

3.2.2 位移和时间图像的性质

在位移和时间图像中，显示的是位移随时间的变化情况。假如是直线图像，当位移随时间均匀增加，物体在做匀速运动。假如位移随时间均匀减少，物体仍旧是做匀速运动，只是方向与之前的运动方向相反。假如位移随时间变化不发生改变，物体是处于静止状态，当位移值与时间等于零的位移值相等，该物体又回到了原点。而此时的斜率代表的是速度，斜率为正，则物体在正方向做位移。斜率为负，则物体在反方向做位移。斜率为零，则物体是静止的状态。当图像为曲线的时候，斜率逐渐增大，物体在做匀加速运动。斜率逐渐减小，物体在做匀减速运动。此时图像中，位移是否大于零或小于零，决定了物体位移方向的正负。

4 图像在高中物理运动学中应用

例题：滑块以速率v1靠惯性沿固定斜面由底端向上运动，当它回到出发点时速率为v2，且v2

A．上升时机械能减小，下降时机械能增大；B．上升时机械能不变，下降时机械能减小；C．上升过程中动能和势能相等的位置在A点上方；D．上升过程中动能和势能相等的位置在A点下方。

解析：此题几乎所有参考书都用到常规解法，根据能量守恒列出滑到顶端和上升至某一高度时动能和势能相等的两个方程，对比根据数学知识可以得到答案，但比较麻烦。利用图像法则比较方便，在同一个坐标轴画出机械能、动能、重力势能随高度变化的图像。如图1所示：

图1 高度变化图Fig.1 Height change chart

由图1可知动能和重力势能相等的点的位置一定在总高度一半的上方。答案为C。

选择题中特别是考察运动学类的题目中，当用传统方法非常复杂、计算量大时，可以用图像的方法，事半功倍，思路清晰，解题过程简单。

5 结语

在高中物理学习过程中，除了要学会运用文字和公式的表达以外，需额外注重图像的分析，也应善于用图像来进行问题的解决，通过图像的利用使得问题由复杂变得简单化，由抽象变得更形象直观。

[1] 程嗣，丁庆红.高考力学中的传送带问题归类赏析[J].现代物理知识，2016，(09)：80-81.

[2] 屈涛.有关传送带典型问题的分析[J].数理化学习(高中版)，2016，(12)：54-57.

[3] 陈继新.浅谈摩擦现象[J].技术物理教学，2016，(07)：125-129.

Analysis of moving images and forms in high school physics

BAI Zi-bing

(Harbin No.9 High School, Class 2 Grade 2, Harbin 150001, China)

Physics is a wonderful discipline, many theories of which are found in actual exploration with the characteristics of objective reality. Students should learn to explore new content and develop new areas in this discipline.

High school physics; Moving image; Motion form; Learning process

2016-12-06

白子冰(2000-)，女，高中在读。

G634

B

1674-8646(2017)03-0146-02