摘 要:勻變速直線運動是高中物理運動學的一個核心內容,考試時既可以單獨考察,也可以與力學結合,與能量、動量結合,還可以與電磁學結合,貫穿于整個高中物理,是學生必須掌握的知識點。勻變速直線運動規(guī)律多,且公式間相互聯(lián)系,解題方法靈活,導致學生解題時容易引起思維混亂,所以需要我們系統(tǒng)掌握。
關鍵詞:勻變速直線運動;解題方法;高中物理
一、 應用基本公式
勻變速直線運動基本公式有三個(或者說兩個,第三個是由前兩個推導出來的):
三個公式,一共包含五個物理量,每個公式中都有初速度和加速度,知道其中三個可以求出剩余的兩個,解題時羅列出所有題目中已知量和要求量,然后去掉初速度和加速度,如果剩余末速度vt、時間t就選擇第一個公式,如果剩余時間t和位移x就選擇第二個公式,如果剩余末速度vt和位移x就選擇第三個公式。在使用公式時需要注意:(1)三個基本公式的適用條件都是物體做勻變速直線運動,所以應用基本公式解題時要先明確物體做勻變速直線運動。
(2)公式中的位移、速度、加速度都是矢量,應用它們解題時應先根據規(guī)定的正方向確定好它們的正負值。
二、 平均速度推論法
勻變速直線運動的平均速度:v-=v中時=v0+vt2。平均速度等于中間時刻的速度,等于初末速度之和的一半,在知道位移和時間,或者初末速度的時候,可以求出運動過程的平均速度和中間時間的速度,解題更簡單。
例1:某道路規(guī)定,車輛行駛的速度不得超過40 km/h。有一輛車遇到緊急情況剎車后,經時間t=1.5 s停止,測得路面上的剎車痕跡長為s=9 m,若剎車后車的運動看做勻減速直線運動。求汽車剎車后的加速度有多大?試問這輛車是否違章?
解題思路:已知總位移和總時間可以求出平均速度,然后利用平均速度等于初末速度和的一半求出初速度,再與限定速度比較。
三、 逐差法
逐差公式:做勻變速直線運動的物體,在任意兩個相等時間間隔的位移之差是一個恒量Δx=aT2;若已知第m個T內的位移,第n個T內的位移,則有xm-xn=(m-n)aT2。
當題目中出現相等的時間間隔的位移或者位移差的時候,應該優(yōu)先考慮逐差法。
例2:一物體沿直線做勻加速直線運動,如圖,測得它在AB、BC、CD三段的時間均為t,測得位移AC=L1,BD=L2,試求物體的加速度。
識圖方法:一軸、二線、三斜率、四面積、五交點。
一坐標軸:首先明確所給的圖像的類型。即明確圖像中坐標軸所代表的物理量及兩個物理量之間的關系。
二圖線:表示物體運動過程中物理量的變化過程和規(guī)律,如速度—時間圖像中圖線若為傾斜直線,則表示物體做勻變速直線運動。
三斜率:圖像的斜率經常表示重要的信息。表示縱軸物理量隨橫軸物理量變化的快慢問題。如位移—時間圖像的斜率表示速度大小,速度—時間圖像的斜率表示加速度大小。
四圖像面積:圖線與兩條坐標軸圍成的面積常表示重要信息。如速度—時間圖像與橫軸包圍的“面積”大小表示位移大小。
五交點:如位移—時間圖像的交點表示兩運動物體在該時刻相遇。速度—時間圖像的交點表示此時刻兩物體的速度相等。
例4:物體沿一直線運動,在t時間內通過的路程為S,它在中間位置S/2處的速度為V1,在中間時刻t/2時的速度為V2,則V1和V2的關系為()
六、 巧選參考系方法
物體做怎樣的運動與選取的參考系有關系。物體在地面運動時常常以地面為參考系,有時選擇其他的參考系,題目會變得非常簡單。
作者簡介:
韋成珍,甘肅省白銀市,甘肅省白銀市實驗中學。