王瑋
一、重要公式、推論的融會(huì)貫通
這三個(gè)公式是解決勻變速直線運(yùn)動(dòng)的基石,其他關(guān)系式都是通過這三個(gè)關(guān)系式得出的,在綜合應(yīng)用時(shí),應(yīng)把v0、v、a、t、x這五個(gè)量結(jié)合三個(gè)公式靈活運(yùn)用.勻變速直線運(yùn)動(dòng)的基本公式均是矢量式,應(yīng)用時(shí)要注意各物理量的符號(hào),一般規(guī)定初速度方向?yàn)檎较?,?dāng)v0=0時(shí),一般以a的方向?yàn)檎较?
例1物體從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),已知第4s內(nèi)與第2s內(nèi)的位移之差是12m,則
()
A.第1s內(nèi)的位移為3m
B.第2s末的速度為8m/s
C.物體運(yùn)動(dòng)的加速度為2m/S2
D.物體在第Ss內(nèi)的平均速度為15m/s
解析本題全面考察勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用,以及對(duì)規(guī)律掌握的熟練程度,題中涉及四個(gè)物理量,要求對(duì)這些物理量的關(guān)系能融會(huì)貫通,并抓住加速度這一關(guān)鍵,
由題意,可利用x= aT2先求出a.
設(shè)第1s內(nèi)、第2s內(nèi)、第3s內(nèi)、第4s內(nèi)的位移分別為x1.x2、x3、x4,則
x3 -x2 =aT2
x4-x3=aT2
所以x4-x2=2aT2 可得a=6m/s
又x1=
=3m
第2s末的速度v2=at22=12m/s
第5s內(nèi)的平均速率
故A選項(xiàng)正確.
【總結(jié)】 在不涉及位移時(shí),首選速度公式;不涉及時(shí)間時(shí),首選速度位移公式;不涉及末速度時(shí),首選位移公式;不涉及加速度時(shí),首選平均速度公式;涉及等時(shí)間間隔時(shí),首選逐差公式.因此,正確分析物理過程,靈活運(yùn)用重要公式和推論是提高解題速度和準(zhǔn)確度的有效途徑.
二、重要解題方法選講——圖象法
本章公式、推論較多,且各公式間有相互聯(lián)系,因此不少題目常有多解.解題時(shí)要思路開闊,聯(lián)想比較,篩選最簡(jiǎn)捷的解題方案.解題時(shí)除采用常規(guī)的公式法外,圖象法、比例法、推論法、逆向思維法(如將勻減速直線運(yùn)動(dòng)視為反向的勻加速直線運(yùn))等也是本章解題中常用的方法.
利用圖象解題可使解題過程簡(jiǎn)化,思路更清晰,而且比公式法更巧妙、更靈活.在有些情況下運(yùn)用公式法可能無(wú)能為力,但圖象法則會(huì)使你豁然開朗.充分利用v-t圖象的斜率、截距、圖線與t軸間面積所對(duì)應(yīng)的物理意義,結(jié)合幾何關(guān)系,提取出形象的思維信息,可以幫助解題.
例2 摩托車從靜止開始,以a1=1m/S2的加速度行駛一段距離后做了一段勻速運(yùn)動(dòng),又以a2= -4m/S2的加速度做勻減速運(yùn)動(dòng),直到停止,共走了1440m,歷時(shí)100s,求此過程中摩托車的最大速度.
【方法1】設(shè)摩托車在加速、勻速、減速階段運(yùn)動(dòng)的時(shí)間分別為t1、t2和t3,設(shè)摩托車勻速運(yùn)動(dòng)的速率為vm,則t1+t2+t3=t
a1t1+ a2t3 =0
a1t1=vm
a2t3=-vm
代入數(shù)據(jù),聯(lián)立方程可得vm=16m/s.這一解法運(yùn)算量較大.
【方法2】 畫出摩托車在運(yùn)動(dòng)全過程的v—t圖象,摩托車位移為v-t圖線中矩形面積減去兩個(gè)三角形面積.如圖1所示
兩種方法比較,方法2大大簡(jiǎn)化了運(yùn)算過程.
【總結(jié)】 運(yùn)動(dòng)圖象(v-t圖象、x-t圖t象)能直觀描述運(yùn)動(dòng)規(guī)律與特征,我們可以用來(lái)定性比較、分析或定量計(jì)算、討論一些物理量.解題時(shí),要特別重視圖象的物理意義,如圖象中的截距、斜率、面積、峰值等所代表的物理內(nèi)涵,這樣才能找到解題的突破口,化繁為簡(jiǎn).
三、重要模型應(yīng)用——追及和相遇問題
追及問題是運(yùn)動(dòng)學(xué)中較為綜合且有實(shí)際意義的一類習(xí)題.除要透徹理解基本概念、熟悉運(yùn)動(dòng)學(xué)公式外,還應(yīng)挖掘題中隱含的重要條件,畫出v-t圖象,確定“一個(gè)臨界條件,兩個(gè)等量關(guān)系”,構(gòu)建出一幅運(yùn)動(dòng)關(guān)系圖景.一個(gè)條件:速度相等,是物體間能否追上或距離最大、最小的臨界條件,也是分析判斷問題的切入點(diǎn);兩個(gè)關(guān)系:時(shí)間關(guān)系和位移關(guān)系,通過廁運(yùn)動(dòng)示意圖找出兩關(guān)系是解題的突破口.
例3汽車正以10m/s的速度在平直公路上行駛,突然發(fā)現(xiàn)正前方有一輛自行車以4m/s的速度做同方向的勻速直線運(yùn)動(dòng),汽車立即關(guān)閉油門做加速度大小為6 m/S2的勻減速直線運(yùn)動(dòng),汽車恰好不碰上自行車,求關(guān)閉油門時(shí)汽車離自行車多遠(yuǎn)?
【方法1】汽車在關(guān)閉油門減速后的一段時(shí)間內(nèi),其速度大于白行車速度,因此汽車和白行車之間的距離在不斷縮小,當(dāng)這個(gè)距離縮小到零時(shí),若汽車的速度減至與白行車相同,則能滿足題設(shè)的汽車恰好不碰上白行車的條件,所以本題要求汽車關(guān)閉油門時(shí)離白行車距離s,應(yīng)是汽車從關(guān)閉油門減速至速度與白行車速度相等時(shí)發(fā)生的位移s汽與白行車在這段時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移s自之差,如圖2所示汽車減速到4m/s時(shí)發(fā)生的位移和運(yùn)動(dòng)的時(shí)間:
這段時(shí)間內(nèi)白行車發(fā)生的位移:
S自=v自×t=4
汽車關(guān)閉油門時(shí)離白行車的距離:
s=S汽-S自=7-4=3(m)
【方法2】利用v-v/ms
6t圖象求解,如圖3.
I、II分別是汽車和
白行車的運(yùn)動(dòng)圖線,因此陰影部分的面積即為要求的距離:
正確的分析思路是成功解決問題的關(guān)鍵.而對(duì)重點(diǎn)公式、推論的融匯貫通、對(duì)解題方法的重點(diǎn)把握和靈活運(yùn)用、對(duì)重點(diǎn)模型的舉一反三則是學(xué)好物理的三大制勝法寶.