位移图像位移时间图像(st)描述运动物体的位移随时间的变化规律,其纵坐标表示位移(直接看出),横坐标表示时间,其斜率表示速度。例7.如图是在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图,测速仪发出并接受超声波脉冲信号,根据发出和接收到的信号间的时间差,便可测出被测车辆的速度。图中P1、P2是测速仪发出的超声波信号,
1、
2分别是P1、P2由汽车反射回来的信号。已知P1、P2之间的时间间隔t10s,超声波在空气中传播速度是v0340ms。若汽车是匀速行驶的,则根据图可知,汽车在接收到两个信号之间的时间间隔内前进的距离是多少?汽车的速度是多少?
f解析:设超声波在第一次和第二次到a0P1超声波s1图标对应s2ΔS12
1b3P24
2达汽车时,汽车距测速仪的距离分别为s1、
s2,两次距离之差即为汽车在接收到两个
信号之间的时间间隔内前进的距离,画出st图像可直观地看出(图线的斜率表示的波速,用两个小矩形块表示汽车)。t10s在b由P1、P2间的时间间隔尺上130个小格,说明每小格相当于时间s。30
sm
P1、
1之间相差12个格子,说明第1
个超0声波信号从发出到返回历时t1Δtt2ts
t112
1s040s,30
则s1v0t12;同理,P2、
2之间相差9个格子,即第2个信号从发出到返回历时
t29
1s03s0,30
则s2v0t22;所以,汽车在接收到两个信号之间的时间间隔内前进的距离ss1s217m。此距离s除以汽车两次接收到信号的时间间隔t就是汽车的速度。汽车第1次接收到信号的时刻应是P第2次接收到信号的时刻是P1、
1之间的中间时刻;2、
2之间的中间时刻。对应标尺上的小格线有:
1s095s。30s179ms。因此,汽车的速度vtt395110
例8.某公司每天专派一辆汽车准时接一位工程师上班。有一天,工程师比平时提前1h出门步行上班,在途中遇到来接他的汽车,就再乘车到工厂,结果比平时提前10mi
到达公司,求:⑴该工程师在与汽车相遇前已经步行了多长时间?⑵汽车的速率是工程师步行速率的几倍?(假设工程师的家与公司位于同一长直公路上)分析:这是一道运动学中的相遇问题,若用公式法方程较多且它们之间的关系不易确定,改用st图像可直接看出相关关系。
fsEH0ABCDtGF
解析:根据题意画出st图像如下,其中折线EDF是平时接送时汽车的位移图像,其斜率表示汽车的速率,折线AHG表示工程师提早步行上班的位移图像。因为汽车r