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        由2017年高考江蘇卷一道題談相對(duì)運(yùn)動(dòng)的處理

        2017-11-07 10:11:43
        物理之友 2017年10期
        關(guān)鍵詞:靖江參考系初速度

        (1. 江蘇省靖江高級(jí)中學(xué),江蘇 靖江 214500; 2. 江蘇省靖江外國(guó)語(yǔ)學(xué)校,江蘇 靖江 214500)

        由2017年高考江蘇卷一道題談相對(duì)運(yùn)動(dòng)的處理

        宋正懷1劉紅琴2

        (1. 江蘇省靖江高級(jí)中學(xué),江蘇 靖江 214500; 2. 江蘇省靖江外國(guó)語(yǔ)學(xué)校,江蘇 靖江 214500)

        筆者從2017年江蘇卷中一道選擇題入手,通過(guò)多重變式,比較公式法、圖像法、變換參考系法三種方法在解答相對(duì)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題中的優(yōu)劣。

        高考物理;相對(duì)運(yùn)動(dòng);公式法;圖像法;變換參考系法

        相對(duì)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題是運(yùn)動(dòng)學(xué)中的常見(jiàn)問(wèn)題,由于涉及多個(gè)物體的運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過(guò)程的分析顯得復(fù)雜而抽象,所以問(wèn)題雖然常見(jiàn),但是對(duì)這類問(wèn)題的處理,學(xué)生始終不得要領(lǐng),本文介紹幾種方便、快捷處理這類問(wèn)題的方法,以供參考。

        圖1

        例題(2017年高考江蘇卷物理試題第2題):如圖1所示,A、B兩小球從相同高度同時(shí)水平拋出,經(jīng)過(guò)時(shí)間t在空中相遇,若兩球的拋出速度都變?yōu)樵瓉?lái)的2倍,則兩球從拋出到相遇經(jīng)過(guò)的時(shí)間為( )。

        變換參考系法是一種快速分析和解決相對(duì)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的有效方法,通常是把一個(gè)物體作為研究對(duì)象,另外一個(gè)物體作為參考系,這樣只需研究一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng),使問(wèn)題得到簡(jiǎn)化。

        變式1:如圖2所示,將兩小球以20m/s的初速度分別從A、B兩點(diǎn)相差1s先后水平相向拋出,小球從A點(diǎn)拋出后經(jīng)過(guò)時(shí)間t,速度方向相互垂直,不計(jì)空氣阻力,取g=10m/s2,則兩拋出點(diǎn)A、B間的水平距離是( )。

        A. 180m B. 140m C. 200m D. 100m

        圖2

        圖3

        變式2:艦載機(jī)在航空母艦上加速起飛時(shí)的最大加速度為a=8m/s2,跑道長(zhǎng)度為100m,所需要的起飛速度為v=50m/s,欲使該艦載機(jī)能在該航空母艦上安全起飛,可以讓航母以一定的速度行駛(方向與艦載機(jī)起飛速度方向相同),則航母的速度至少為多少?

        圖4

        在對(duì)兩體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)有準(zhǔn)確判斷的基礎(chǔ)上,三種解法各有千秋,但是采用變換參考系法處理過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)潔。

        變式3:在平直道路上,自行車甲以初速度v0、加速度a1勻加速行駛。前方距離為d處的自行車乙的初速度為0,以大小為a2的加速度同方向行駛,試分析甲乙相遇情況。

        方法二(變換參考系法):以乙為參考系,甲為研究對(duì)象。相對(duì)加速度為:a甲對(duì)乙=a1-a2,相對(duì)初速度v0甲對(duì)乙=v0,甲相對(duì)于乙做勻變速運(yùn)動(dòng),分析如下:

        (1) 當(dāng)a1=a2甲相對(duì)于乙以速度v0做勻速直線運(yùn)動(dòng),必相遇一次(如圖5);

        (2) 當(dāng)a1>a2,甲相對(duì)于乙以速度v0做勻加速直線運(yùn)動(dòng),必相遇一次(如圖5);

        (3) 當(dāng)a1

        公式法處理相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)要分析兩物體各自的運(yùn)動(dòng)性質(zhì),以及兩者在空間和時(shí)間上的關(guān)系,然后聯(lián)立方程方程組處理;圖像法在這類問(wèn)題的處理中要注意根據(jù)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)畫出運(yùn)動(dòng)圖像,在用v-t圖像處理時(shí),一般從“面積”入手;而變換參考系法,可以把其中一個(gè)運(yùn)動(dòng)物體作為研究對(duì)象,另外一個(gè)物體作為參考系,所有矢量都應(yīng)以相對(duì)量的形式來(lái)判斷運(yùn)動(dòng)性質(zhì)并立式解題。

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