相對(duì)運(yùn)動(dòng)思維在運(yùn)動(dòng)學(xué)中應(yīng)用

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中物理 來(lái)源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)


    在運(yùn)動(dòng)學(xué)中特別是直線運(yùn)動(dòng),會(huì)碰到不是單一的物體在地面上運(yùn)動(dòng),而是二個(gè)或者更多的物體在地面上滑動(dòng)。這多個(gè)物體相互滑動(dòng)求一些相關(guān)物理參量。在教學(xué)中,學(xué)生不善于采用相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)解決問(wèn)題。有的學(xué)生不了解這種思維,有的學(xué)生知道而不會(huì)正確處理運(yùn)用。

  相對(duì)運(yùn)動(dòng)思維較難理解。比方說(shuō),一棵樹(shù)相對(duì)地面靜止,一輛汽車(chē)在地面運(yùn)動(dòng),當(dāng)汽車(chē)駛過(guò)樹(shù)時(shí),車(chē)相對(duì)樹(shù)向前運(yùn)動(dòng),樹(shù)相對(duì)車(chē)向后退。

  這里舉幾種簡(jiǎn)單情形,均在水平面上直線運(yùn)動(dòng)。

 、臕向左勻速運(yùn)動(dòng),B向右勻速運(yùn)動(dòng)

  A速度為V1,B速度為V2

  A相對(duì)B:V相=V1-(-V2)=V1+V2

  A相對(duì)B:做向左,相對(duì)速度為V1+V2的勻速運(yùn)動(dòng)

 、艫向左勻速運(yùn)動(dòng),速度為V,B向右做初速度為0加速度為a的勻加速運(yùn)動(dòng)

  A相對(duì)B相對(duì)初速度向左為V

  相對(duì)加速度為a向左

  A相對(duì)于B為:相對(duì)初速度為V,加速度為a的勻加速運(yùn)動(dòng)

 、茿、B初速度為0,A向左以a1勻加速,B向右以a2勻加速

  相對(duì)加速度為a1+a2

  A相對(duì)于B為:相對(duì)初速度為0,加速度為a1+a2的勻加速運(yùn)動(dòng)

  一、相對(duì)運(yùn)動(dòng)思維處理某些問(wèn)題時(shí)較傳統(tǒng)解法優(yōu)越

  在求兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體之間的相對(duì)位移時(shí),傳統(tǒng)思路將兩物體的位移均求出,再相減,即可求出相對(duì)推移。而相對(duì)運(yùn)動(dòng),分析物體的相對(duì)加速度及相對(duì)初速度,可求相對(duì)位移。

  例如:如圖所示,A、B兩個(gè)滑塊用短細(xì)線(長(zhǎng)度可以忽略)相連放在斜面上,從靜止開(kāi)始共同下滑,經(jīng)過(guò)0.5s,細(xì)線自行斷掉。求再經(jīng)過(guò)1s,兩個(gè)滑塊之間的距離。已知:滑塊A的質(zhì)量為3kg,與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)是0.25;滑塊B的質(zhì)量為2kg,與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)是0.75;sin37?=0.6;cos37?=0.8。斜面傾角?=37?,斜面足夠長(zhǎng),計(jì)算過(guò)程中取g=10m/s?。

  A.傳統(tǒng)解法:未斷解將A、B當(dāng)作整體,求出整體加速度

  由整體法可求:a==2.4 m/s?

  0.5s后整體速度V=at1=1.2m/s

  細(xì)線斷后,對(duì)于A:加速度a1=gsin?-?1gcos?=4 m/s?

  t2=1s內(nèi)位移s1=vt2+?a 1t2?

  對(duì)于B:加速度a2=gsin?-?2gcos?=0

  t2=1s內(nèi)位移s2=vt2

  A、B相對(duì)位移△s=vt2+?a1 t2?-vt2=?a1t2? =2m

  B.相對(duì)運(yùn)動(dòng)分析:A、B整體繩斷瞬間,A、B速度相同,接著分析A相對(duì)于B的運(yùn)動(dòng)

  A相對(duì)于B:相對(duì)初速度為0

  相對(duì)加速度△a=a1-a2=4 m/s?

  可見(jiàn)A相對(duì)B作相對(duì)初速度為0,相對(duì)加速度為4 m/s?的勻加速運(yùn)動(dòng)

  △s=?△at2? =2m

  兩種方法比較:相對(duì)運(yùn)動(dòng)思維解題簡(jiǎn)潔,計(jì)算較少,同時(shí)難理解。

  二、相對(duì)運(yùn)動(dòng)思維在最值問(wèn)題中具有優(yōu)越性

  例如:如圖所示,某人與一平直公路的垂直距離h=50m,有一輛汽車(chē)以速度V0=10m/s沿此公路駛來(lái),當(dāng)人與汽車(chē)相距L=200m時(shí),人開(kāi)始勻速跑動(dòng)。若人想以最小速度趕上汽車(chē),人應(yīng)沿與水平方向成多大的角度,以多大的速度奔跑?

  分析:將車(chē)作為參照物,人與車(chē)相遇,分析人相對(duì)于車(chē)的運(yùn)動(dòng),合速度為沿著斜邊L指向車(chē),人相對(duì)與車(chē),參與兩個(gè)分運(yùn)動(dòng):一個(gè)相對(duì)車(chē)的水平相左的V0;一個(gè)是自身的車(chē)速V,作三角形定則如圖,當(dāng)車(chē)速V垂直L,V有最小值V1,則

  解得 V1=2.5m/s

  三、相對(duì)運(yùn)動(dòng)解題過(guò)程總結(jié)

  兩物體相對(duì)運(yùn)動(dòng),要把握兩個(gè)物理參量:一個(gè)是相對(duì)初速度,一個(gè)是相對(duì)加速度

  其計(jì)算為:△V=|V1-V2|,△a=|a1-a2|

  標(biāo)明正方向后,V1. V2. a1. a2均表示矢量

  這里僅討論△v與△a共線的直線運(yùn)動(dòng),求出△V、△a就知道物體之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的性質(zhì),從而求相關(guān)參量。

  綜上所述,相對(duì)運(yùn)動(dòng)思維分析問(wèn)題比較優(yōu)越,但并不是所有的問(wèn)題都用這種方法。要看具體是什么問(wèn)題,求什么物理參量,要看物體運(yùn)動(dòng)的過(guò)程及階段。相對(duì)某個(gè)物體運(yùn)動(dòng),就把該物體當(dāng)作靜止。要啟發(fā)學(xué)生意識(shí)到分析相對(duì)物理量,掌握多種解題思路,以期使學(xué)生提高解題能力的目的。


本文來(lái)自:逍遙右腦記憶 http://m.yy-art.cn/gaozhong/260497.html

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