巧选参考系、简化解题过程.doc
- 文档编号:4699226
- 上传时间:2023-05-07
- 格式:DOC
- 页数:4
- 大小:203KB
巧选参考系、简化解题过程.doc
《巧选参考系、简化解题过程.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《巧选参考系、简化解题过程.doc(4页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
巧选参考系、简化解题过程
陕西三原王春生
参考系是物理学的基本概念之一,离开了参考系人们就无从研究、描写物体或物质运动的规律。
只有在选定参考系之后,才能确定物体是否在运动或做怎样的运动;也只有选择同一个参考系,比较两个以上物体的运动情况才有意义。
选择不同的参考系来观察同一物体的运动情况,结果可能相同,也可能完全不同。
在不同的参考系中描述同一物体的运动,其繁简、难易程度往往不同。
解答物理问题时若能巧妙地选取参考系,则可使解题过程大为简化。
【实例解析】
1.甲、乙两车同时同地同向出发,在同一水平公路上做直线运动,甲以初速度、加速度做匀减速运动,乙以初速度、加速度做匀加速直线运动。
求:
(1)两车再次相遇前两者间得最大距离;
(2)两车再次相遇所需得时间。
【解析】以乙车为参考系,则甲的运动类似于竖直上抛运动。
(1)相对初速,
相对末速,相对加速度,
依据公式得两车间最大距离;
(2)两车再次相遇时得相对位移,依据得,
解得。
而“飞行时间”,
可见甲车追上乙车时乙车恰好对地静止。
【小结】该题的问题
(1)属于一维追及类问题,解法较多,如物理分析法、速度图像法、二次函数求极值法、相对运动(变换参考系)法,用前两种方法必须明确距离取极值的临界条件即速度相等,方可顺利求解。
用相对运动法处理该问题,具有运动过程单一(两个物体的运动转换为一个物体的运动),解题思路明晰的优点。
对一维运动,常取被选作参考系的物体的对地运动方向或加速度方向为正方向,跟正方向相同的参量取正值,跟正方向相反的参量取负值,此时相对位移、相对速度、相对加速度的确定办法是“同向相减、反向相加”。
]该题的问题
(2)属于一维相遇类问题,不论是同向相遇还是反向相遇,两物体必位于同一位置,取其中一个物体为参考系时其相对位移必等于零。
2.子弹射出时具有水平初速度,有五个直径均为D=5cm的环悬挂着,枪口离环S=100m,且与第四个环的环心处在同一水平线上,如图所示,(不计空气阻力)求:
(1)开枪同时,细线被烧断,子弹从哪个环中穿过?
(2)开枪前0.1S细线被烧断,子弹从哪个环中穿过?
【解析】该题属于二维相遇问题。
(1)细线被烧断后环对地做自由落体运动,子弹射出后对地做平抛运动。
若以环为参考系,两者在竖直方向保持静止(相对初速、相对加速度均为零),子弹相对环以初速度向右做匀速直线运动,所以子弹必穿过第四个环。
(2)环自由下落0.1S时的对地速度,环对地下降的高度为,此时枪口正对准第三个环的环心。
仍以环为参考系,当子弹射出后,水平方向上仍以初速向右做匀速运动,在竖直方向上以的速度向上做匀速运动,时间,子弹相对环上移的距离为,所以子弹应从第一个环心穿过。
【小结】对两个及其以上的物体的二维相对运动问题,有的先要确定两个方向(可能正交,也可能斜交)上的相对(分)运动情况(其相对位移、相对速度、相对加速度的确定办法同上),然后再依据分运动的独立性、等时性及相应的运动规律求解之。
有的还需要确定相对合运动的情况,明确运动规律后再依据合、分运动的等时性及相关运动规律解题。
【注意事项】
从道理或原则上讲参考系的选取是任意的,但是若选取的参考系不恰当,则可能使问题复杂化,甚或无法求解;若选取的参考系恰到好处,常常可使物理情景清晰、解题过程变得十分简单。
鉴别所选参考系是否恰当,应以对物体运动的描述是否容易、简单、方便为准绳。
绝不要随便选取,也不要受限于物理学默认的参考系即地球或地面,以免束缚了自己的思维品质和学习能力的提高。
运用相对运动法处理运动学问题时要注意:
①位移、速度、加速度都必须是相对所选定的参考系的;②相对所选参考系运动的物体的运动性质、运动规律应是自己所熟悉的,以便用已有知识求解。
【同步练习】
1.一列车由等长的车厢连接而成,车厢之间的间隙忽略不计。
一人站在站台上与第一节车厢的最前端相齐。
当列车从静止开始做匀加速直线运动时开始计时,测得第一节车厢通过他的时间为2S,则从第5节至第16节车厢通过他的时间为多少?
2.客车以20m/s得速度行驶,突然发现同轨道的前方120m处有一列货车正以6m/s的速度同向匀速行驶,于是客车紧急刹车,以的加速度做匀减速运动,问两车能否相碰?
3.高为h的电梯正以加速度a匀加速上升,突然天花板上一颗螺钉脱落。
螺钉落到电梯底板上所用的时间为多少?
4.一列长为L的队伍,行进速度为,通讯员以速度跑步从队尾赶到队首,又立即从队首返回队尾,则此过程中队伍前进的路程是多少?
5.高为h的车厢在平直轨道上匀加速向前行驶,加速度大小为,车厢顶部中点有油滴落下,则油滴对地做什么运动?
油滴落点相对车厢的水平距离是多少?
B
A
乙
甲
6.A、B两小球同时从距地面高为h=15m处的同一点抛出,初速度大小均为,A球竖直向下抛出,B球水平抛出,空气阻力不计,重力加速度取,试求A球落地时A、B两球间距。
7.A、B两点相距L,甲、乙两物体分别同时从A、B两点开始以速率做匀速直线运动,甲物体沿A、B连线自A向B运动,乙物体沿与A、B连线的夹角
为的方向运动,如图所示。
求甲乙两物体经过多长时间相距最近?
最近距离是多少?
【参考答案】
1.[解析]设车厢长为L,加速度为,以列车为参考系,则人向反向做初速为零的匀加速直线运动,加速度大小仍为,位移大小分别为L、4L、16L,对应的时间分别为、、,依据得:
……①,……②,……③,……④,由以上各式可得。
[答案]
2.[解析]以货车为参考系,客车的初速为,恰好相遇时的末速,加速度,依据公式得相对位移,所以两车会发生相撞。
[答案]会相碰。
3.[解析]取电梯为参考系,则颗螺向下做初速为零的匀加速直线运动,加速度,位移,依据位移公式有,所以时间。
[答案]。
4.[解析]以队伍为参考系,通讯员从队尾赶到队首的速度为,从队首返回队尾的速度为。
往返总时间,队伍前进的路程,由以上各式得。
[答案]。
5.[提示]油滴以离开车厢时的速度做平抛运动;以车厢为参考系,油滴同时参与两个方向上的运动,竖直方向做自由落体运动,水平方向向后做匀加速直线运动,其合运动为斜向车厢后下方的匀加速直线运动。
相对车厢的水平位移大小……①,又……②联立两式得。
[答案]
6.[解析]以A球为参考系,B球同时参与水平、竖直向上两个方向上的匀速直线运动,速度大小均为,其合速度大小为,(方向与水平夹角为)。
由得A球运动时间。
所以A、B两球间距。
[答案]14.1m
7.[解析]取乙物体为参考系,则甲物体同时参与两个方向上的匀速运动,一个分运动沿A、B连线且由A指向B,另一个分运动与乙对地运动方向相反,其合运动如图所示。
B
A
所以甲对乙的速度大小为,
方向:
沿角的平分线;由几何知识知:
甲、乙两物体间的最近距离为,
所经历的时间为。
[答案];。
2007-11-7
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 参考系 简化 解题 过程