淺談勻變速直線運動的位移與時間的關系

余浩非

摘 要：“勻變速直線運動的位移與時間的關系”是高中物理課程中的重要內(nèi)容之一，由于這節(jié)內(nèi)容中所涉及的公式較多，因此，在學習過程中常常會遇到許多難點，尤其是對于剛剛步入高中的學生來說，在接受和理解上具有較多的困難。因此，主要通過對勻變速直線運動進行了簡單的闡述，隨后主要探討“勻變速直線運動的位移與時間的關系”，希望可以幫助更多的同學更好地理解相關

內(nèi)容。

關鍵詞：勻變速直線運動；位移；時間；關系探究

在學習“勻變速直線運動的位移與時間的關系”一節(jié)的內(nèi)容前，我們首先需要了解這節(jié)內(nèi)容的學習目標和學習重點，理解清楚相關內(nèi)容的定義，將本節(jié)內(nèi)容進行細化，如將勻變速直線運動拆分為瞬時速度和勻速直線運動等，把握其運動的規(guī)律，制訂合理的學習方法，進而進一步探究其位移與時間的關系，加強對相關圖像變化的認識，才能加深我們的理解與記憶。

一、勻變速直線運動的簡介

勻變速直線運動也稱加速度不變的直線運動，即速度均勻變化的直線運動。它在任意相等的時間范圍內(nèi)，物體速度的變化量都相等，這是一種在變速運動中最簡單的運動形式。

在物體進行勻變速直線運動時，需要同時滿足兩個條件：其一，物體所受合外力不能為零，并且需要保持不變；其二，需要保持合外力與初速度在同一條直線上，即保持物體運動方向不變。當物體的速度隨著實踐的增加而均勻上升時，則物體在做勻加速直線運動，反之，則是在做勻減速直線運動。

勻變速直線運動的位移公式為x=v0t+at2。

二、勻變速直線運動的位移與時間的關系

在學習勻變速直線運動的位移與時間的關系時，需要借助x-t圖像進行分析，進而直觀探討出兩者的關系。需要注意的是x-t圖像表示的是位移隨著時間變化的情況，并非是物體運動的軌跡。

（一）當圖像呈現(xiàn)為一條直線時

當勻變速直線運動的位移與時間圖像呈現(xiàn)出一條直線時，即該條直線平行于t（時間）軸，則在0-t的時間內(nèi)，該條直線與t軸所形成的圖形為矩形，其面積可計作vt，此時就表明位移等于物體運動過程中所形成的面積，所以物體在做勻速直線運動，若將矩形面積記作x，則此時x=vt。隨著時間的延長，該矩形面積會逐漸增大，就證明當物體的速度不發(fā)生改變時，隨著物體運動時間的增加，其位移所產(chǎn)生的面積也不斷擴大，兩者成同方向變動的關系，但位移始終都等于面積。這是一種最簡單的物體勻速運動方式。

（二）當圖像呈現(xiàn)為一條傾斜的直線時

當x-t圖像呈現(xiàn)為一條向右上方傾斜的直線時，表明物體正在進行勻變速運動，該直線的斜率表示的是物體移動速度的大小和方向。在此種情況下，首先將物體每一小段的運動都看作是勻速運動，也就相當于將各矩形面積視作為各段勻速直線運動的位移[1]。但從具體的圖像來看，當物體進行勻變速運動時，其所形成的矩形面積之和小于勻變速直線運動在該段時間范圍內(nèi)的位移。當物體位移的各小時間段的時間不斷減少時，各勻速直線運動位移與勻變速直線運動位移之間的差值會越來越小，隨后物體位移所形成的圖形呈現(xiàn)出一個梯形，則位移的大小就等于梯形的面積。這時勻變速直線運動的公式為x=v0t+at2。

（三）當圖像呈現(xiàn)為一條拋物線時

當x-t圖像呈現(xiàn)為一條拋物線時，在這條拋物線上的任意一點處的切線斜率都表示此時刻物體的速度，斜率的正負則表示為物體運動速度的方向，這就表示物體在離開t=0時，即物體具有初速度時位移與時間的變化規(guī)律。在這種狀況下，物體正在做初速度不為零的勻變速運動，我們需要對物體運動的初速度以及加速度進行探討。在學習的過程中，我們要嚴格根據(jù)物體運動的規(guī)律及方向等來研究。

（四）勻變速直線運動的特例

在勻變速直線運動中，自由落體運動是我們生活中常見的一種運動模式，如樹上的蘋果墜落等，在高中物理中，它是一種較為特殊的勻變速直線運動，這種運動的特點是它的初速度等于0，加速度等于g。由于可以將地球表面附近的上空看作是恒定的重力場，加之物體在空氣中所受的阻力很小，因此在不考慮大氣阻力的因素的同時，物體在這個區(qū)域內(nèi)所做的自由落體運動就可看作是勻加速直線運動，它的方向為豎直向下，并且它的加速度恒等于重力加速度g，通常認為g=9.8。

（五）生活實例

為了學生更好地理解勻變速直線運動的位移與時間的關系，在以位移公式為載體并掌握了相關理論知識的基礎上，我們要緊密結合生活中的勻變速直線運動，例如汽車移動、飛機在靜止的飛機跑道上加速等現(xiàn)象，進而加深自己的理解與記憶。在課堂上，教師也會用打點計時器為我們演示當初速度等于零時的勻變速直線運動，因此，我們應該從這些實際的物體變化中掌握兩者之間的關系，再結合圖像的變化，進而實現(xiàn)多種學習方法，提升我們的物理認知。

勻變速直線運動是高中課程中最基本也相對較為重要的內(nèi)容，在我們學習的過程中要始終秉持著“位移大小=圖形面積”的思想，利用位移圖像進行學習與研究，充分把握物體勻速運動的位移規(guī)律等，進而深刻體會“以恒代變”的科學方法，將理念踐行在我們的實際生活中。

參考文獻：

揭秋林.勻變速直線運動的位移與時間的關系[J].數(shù)理化學習（高中版），2015（9）：32-33.

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