浅谈匀变速直线运动的位移与时间的关系

余浩非

摘 要：“匀变速直线运动的位移与时间的关系”是高中物理课程中的重要内容之一，由于这节内容中所涉及的公式较多，因此，在学习过程中常常会遇到许多难点，尤其是对于刚刚步入高中的学生来说，在接受和理解上具有较多的困难。因此，主要通过对匀变速直线运动进行了简单的阐述，随后主要探讨“匀变速直线运动的位移与时间的关系”，希望可以帮助更多的同学更好地理解相关

内容。

关键词：匀变速直线运动；位移；时间；关系探究

在学习“匀变速直线运动的位移与时间的关系”一节的内容前，我们首先需要了解这节内容的学习目标和学习重点，理解清楚相关内容的定义，将本节内容进行细化，如将匀变速直线运动拆分为瞬时速度和匀速直线运动等，把握其运动的规律，制订合理的学习方法，进而进一步探究其位移与时间的关系，加强对相关图像变化的认识，才能加深我们的理解与记忆。

一、匀变速直线运动的简介

匀变速直线运动也称加速度不变的直线运动，即速度均匀变化的直线运动。它在任意相等的时间范围内，物体速度的变化量都相等，这是一种在变速运动中最简单的运动形式。

在物体进行匀变速直线运动时，需要同时满足两个条件：其一，物体所受合外力不能为零，并且需要保持不变；其二，需要保持合外力与初速度在同一条直线上，即保持物体运动方向不变。当物体的速度随着实践的增加而均匀上升时，则物体在做匀加速直线运动，反之，则是在做匀减速直线运动。

匀变速直线运动的位移公式为x=v0t+at2。

二、匀变速直线运动的位移与时间的关系

在学习匀变速直线运动的位移与时间的关系时，需要借助x-t图像进行分析，进而直观探讨出两者的关系。需要注意的是x-t图像表示的是位移随着时间变化的情况，并非是物体运动的轨迹。

（一）当图像呈现为一条直线时

当匀变速直线运动的位移与时间图像呈现出一条直线时，即该条直线平行于t（时间）轴，则在0-t的时间内，该条直线与t轴所形成的图形为矩形，其面积可计作vt，此时就表明位移等于物体运动过程中所形成的面积，所以物体在做匀速直线运动，若将矩形面积记作x，则此时x=vt。随着时间的延长，该矩形面积会逐渐增大，就证明当物体的速度不发生改变时，随着物体运动时间的增加，其位移所产生的面积也不断扩大，两者成同方向变动的关系，但位移始终都等于面积。这是一种最简单的物体匀速运动方式。

（二）当图像呈现为一条倾斜的直线时

当x-t图像呈现为一条向右上方倾斜的直线时，表明物体正在进行匀变速运动，该直线的斜率表示的是物体移动速度的大小和方向。在此种情况下，首先将物体每一小段的运动都看作是匀速运动，也就相当于将各矩形面积视作为各段匀速直线运动的位移[1]。但从具体的图像来看，当物体进行匀变速运动时，其所形成的矩形面积之和小于匀变速直线运动在该段时间范围内的位移。当物体位移的各小时间段的时间不断减少时，各匀速直线运动位移与匀变速直线运动位移之间的差值会越来越小，随后物体位移所形成的图形呈现出一个梯形，则位移的大小就等于梯形的面积。这时匀变速直线运动的公式为x=v0t+at2。

（三）当图像呈现为一条抛物线时

当x-t图像呈现为一条抛物线时，在这条抛物线上的任意一点处的切线斜率都表示此时刻物体的速度，斜率的正负则表示为物体运动速度的方向，这就表示物体在离开t=0时，即物体具有初速度时位移与时间的变化规律。在这种状况下，物体正在做初速度不为零的匀变速运动，我们需要对物体运动的初速度以及加速度进行探讨。在学习的过程中，我们要严格根据物体运动的规律及方向等来研究。

（四）匀变速直线运动的特例

在匀变速直线运动中，自由落体运动是我们生活中常见的一种运动模式，如树上的苹果坠落等，在高中物理中，它是一种较为特殊的匀变速直线运动，这种运动的特点是它的初速度等于0，加速度等于g。由于可以将地球表面附近的上空看作是恒定的重力场，加之物体在空气中所受的阻力很小，因此在不考虑大气阻力的因素的同时，物体在这个区域内所做的自由落体运动就可看作是匀加速直线运动，它的方向为竖直向下，并且它的加速度恒等于重力加速度g，通常认为g=9.8。

（五）生活实例

为了学生更好地理解匀变速直线运动的位移与时间的关系，在以位移公式为载体并掌握了相关理论知识的基础上，我们要紧密结合生活中的匀变速直线运动，例如汽车移动、飞机在静止的飛机跑道上加速等现象，进而加深自己的理解与记忆。在课堂上，教师也会用打点计时器为我们演示当初速度等于零时的匀变速直线运动，因此，我们应该从这些实际的物体变化中掌握两者之间的关系，再结合图像的变化，进而实现多种学习方法，提升我们的物理认知。

匀变速直线运动是高中课程中最基本也相对较为重要的内容，在我们学习的过程中要始终秉持着“位移大小=图形面积”的思想，利用位移图像进行学习与研究，充分把握物体匀速运动的位移规律等，进而深刻体会“以恒代变”的科学方法，将理念践行在我们的实际生活中。

参考文献：

揭秋林.匀变速直线运动的位移与时间的关系[J].数理化学习（高中版），2015（9）：32-33.

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