董國榮 徐文寶
我們要判斷一個物體是運動還是靜止,必須事先假定一個標準物體,這個被選作標準的假定不動的物體,在物理學(xué)上稱作參照物,我們常說的物體是運動還是靜止,都是將這個被研究的物體與參照物比較的結(jié)果,具體的講:是看被研究的物體與參照物之間的位置變化,位置改變了,物體就是運動的,位置不改變物體就是靜止的,因此,物體的運動和靜止是相對于參照物而言的,也就是說:運動和靜止是相對的,
對參照物的認識主要注意以下幾點:
①參照物的選擇實際是人們一種無意識的活動,人們習(xí)慣常以地面或固定在地面上的物體作為參照物,這種情況下,往往參照物可略去不提,如奔跑的駿馬,刺破夜空的流星,飛舞的蝴蝶等。
②參照物是可以任意選擇的,你認為不動的物體可以作為參照物,動的物體也可以作為參照物,如我們要判斷一輛汽車在馬路上行駛的狀況,既可以地面為參照物,又可以相對于地面靜止的樹木為參照物,還可以馬路上行駛的汽車為參照物等。
③參照物選擇不同判斷結(jié)果就不同,同一物體是運動還是靜止,取決于所選的參照物,如你坐在行駛的汽車里,看路旁的樹木、建筑物向后閃過,你會說“我是運動的”,而你看看與你同速、同向行駛的列車,你又會說:“我是靜止的”。
例1電影《閃閃的紅星》主題歌的前兩句歌詞是:“小小竹排江中游,巍巍青山兩岸走”,試說明這兩句歌詞各是以什么為參照物來描述運動的?
析與解:本題中涉及到竹排、青山等物體,在第一句話中,觀察的對象是“竹排”,若以另一物體“青山”作標準,竹排是運動的(江中游),所以青山是參照物;在第二句話中,觀察的對象是“青山”,若以另一物體“竹排”作標準,青山是運動的(兩岸走),所以竹排是參照物。
④判斷一個物體是運動的還是靜止的,要看這個物體與所選參照物之間是否有位置變化,若位置有變化,則物體相對于參照物是運動的;若位置沒有變化,則物體相對于參照物是靜止的。
例2怎樣解釋法國飛行員在空中能順手抓住一顆飛行的子彈?
析與解:本題研究對象是子彈,射出的子彈在空中飛行時,由于受到阻力影響,速度將逐漸減小,當(dāng)子彈到達飛行員和他駕駛的飛機(駕駛艙不密閉)旁邊時,如果子彈正好與飛機同向,且飛行的速度相同(或差不多),選飛機為參照物,因子彈與飛機之間沒有位置變化,所以子彈相對于飛機來說就是靜止的。飛行員順手把它抓住自然就不會受到傷害。
⑤參照物一定要選擇合適,選擇好參照物,會把相對運動問題的解答過程簡化,使問題的處理簡潔、明快、一目了然。
例3在一條行駛得十分平穩(wěn)的船的甲板上,頭尾分別立有兩個靶子,有兩名射手,一個在船頭,一個在船尾,用同樣的槍支同時向?qū)γ姘凶由鋼簦瑔栒l的子彈先打中靶子?(設(shè)子彈飛行速度相同)
析與解:本題若選河岸為參照物,則在船頭射出的子彈除有一速度外,船尾靶子還有一個迎著子彈的速度(船行速度);在船尾射出的子彈除有一速度外,船頭靶子還有一個遠離子彈的速度(船行速度),顯然,按上述思路是很難作出正確解答的,若選行駛的船為參照物,人、靶子都是靜止的,本題就很容易得到答案:用同樣的槍支射出的子彈相對于船的速度相等且不變,因此站在船頭、船尾的人同時向?qū)γ姘凶由鋼魰r,兩人射出的子彈將同時擊中靶子。