何萬齡
勻變速直線運動,是最基本最典型的運動。學(xué)習勻變速直線運動,首先要夯實基礎(chǔ),這是掌握勻變速直線運動規(guī)律應(yīng)用的關(guān)鍵。下面從四個方面結(jié)合例子進行討論。
一、熟記基本公式,打好關(guān)鍵基石
勻變速直線運動有三個基本公式:速度時間公式,位移時間公式,位移速度公式。這是解決勻變速直線運動問題的基石。不少同學(xué)學(xué)習運動學(xué)時感到困難,原因之一就是沒有熟記運動學(xué)的基本公式。
例1 某乘客用手表估測火車的加速度,他先觀測3min,發(fā)現(xiàn)火車前進了540m;隔3min后又觀測1min,發(fā)現(xiàn)火車前進了360m。若火車在這7min內(nèi)做勻加速直線運動,則這列火車的加速度大小為()。
分析與解答:設(shè)初速度為。代人數(shù)據(jù)解得。故選項B正確。
點撥:不少同學(xué)遇到實際問題時,不知道如何下手,究其原因,主要是不熟悉基本公式,沒有掌握基本公式的應(yīng)用。
二、掌握公式應(yīng)用,明確選擇方向
解決運動學(xué)的問題,必須要明確公式的選擇。通常,在計算勻變速直線運動的位移z時,如果有時間t,選用公式比較方便;如果不涉及時間的問題,用計算比較方便;如果沒有加速度a,用計算比較方便。
例2 某航母跑道長200m,飛機在航母上滑行的最大加速度為6m/s2,起飛需要的最低速度為50m/s。那么,飛機在滑行前,需要借助彈射系統(tǒng)獲得的最小初速度為()。
A.5m/s B.10m/s C.15m/s D.20m/s
分析與解答:首先明確起飛需要的最低速度為末速度,最小初速度為初速度,因為問題不涉及時間,用方便。代人數(shù)據(jù)解得最小初速度為10m/s。故選項B正確。
點撥:運動學(xué)的公式,除了三個基本公式,還有加速度的定義式,平均速度,實驗公式等,公式多容易造成初學(xué)者不知選用哪一個比較好。因此,我們要有意識地熟悉選用公式的思想方法,明確方向。
三、理解矢量性質(zhì),掌握處理方法
運動學(xué)的公式均為矢量式,公式中的物理量x、a、v。、v均為矢量。在應(yīng)用時,一般以初速度方向為正方向,凡是與v。方向相同的x、a、v均為正值,反之為負值。當v0=0時,一般以a的方向為正方向。這樣就可將矢量運算轉(zhuǎn)化為代數(shù)運算,使問題簡化。
例3 汽車遇緊急情況剎車,經(jīng)1.5s停止,剎車距離為9m。若汽車剎車后做勻減速直線運動,則汽車停止前最后Is的位移是()。
A.4.5m
B.4m
C.3m
D.2m
分析與解答:以汽車前進的方向為正方向,汽車做勻減速運動,則加速度為負,根據(jù)位移公式,解得。又根據(jù)對稱性,逆向思維可得,汽車停止前最后1s的位移。故選項B正確。
點撥:在解決運動學(xué)問題時,一般要先規(guī)定正方向,化矢量運算為標量運算。有的問題,如果按正常解法求解有困難時,往往可以變換思維方式。例如,將末速度為零的勻減速直線運動通過逆向思維轉(zhuǎn)化為初速度為零的勻加速直線運動。
四、善于分段處理,化解復(fù)雜問題
對于包含幾個不同運動的問題,一般要分段分析,而各段交接處的速度往往是聯(lián)系各段的橋梁和紐帶。
例4 在某一高度以v0=20m/s的初速度豎直上拋一個小球,不計空氣阻力,g取10m/s2。當小球速度大小為1Om/s時,以下判斷正確的是()。
A.小球在這段時間內(nèi)的平均速度大小一定為15m/s,方向向上
B.小球在這段時間內(nèi)的平均速度大小一定為5m/s,方向向下
C.小球在這段時間內(nèi)的平均速度大小一定為5m/s,方向向上
D.小球的位移大小一定是15m
分析與解答:根據(jù)題給條件,小球可能處于上升階段,也可能處于下落階段,因此必須分階段考慮。如果是上升階段,平均速度,方向向上。位移。如果是下落階段,平均速度,方向向上。位移大小。故選項D正確。
點拔:對運動學(xué)問題的處理,既涉及基礎(chǔ)知識,又涉及基本方法。希望同學(xué)們一開始就養(yǎng)成良好的學(xué)習習慣,掌握分析解決問題的基本方法。這樣,既可以盡快破解運動學(xué)的問題,又可以為后續(xù)學(xué)習打下良好基礎(chǔ)。