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运动学的计算,在高考中是一个高频考点,但学生往往只会运用课本中的三个基本公式去求解 ,但其中匀变速中位移公式及速度位移公式都是一元二次方程,学生求解起来非常费时,可考试经常以选择题的形式出现,学生就没有办法了,写了公式也解不出来,及时解出来也花了不少时间。现在我们可以从以下方法尝试做运动学:
一、巧用匀变速中平均速度等于中间时刻的瞬时速度
匀变速直线运动中,物体的平均速度等于物体的位移与通过这段位移所用时间的比值。即v=s/t。如果知道物体运动的时间和初末时刻的即时速度,物体在这段时间内的平均速度等于初末时刻即时速度和的一半。也等于这段时间中间时刻的即时速度,即v中=v平=(Vo+vt)/2。灵活地应用平均速度的这些特点,可以开拓学生的思路,巩固加深对物理概念的理解,简化做题的过程。便于心算,提高做题的速度,对于标准化考试,效果尤其是显著。
例1.某人用手表估测火车的加速度.先观测3分钟,发现火车前进540m;隔3分钟后又观察1分钟,发现火车前进360m,若火车在这7分钟内做匀加速直线运动,则火车的加速度为( )
A.0.03m/s2 B.0.01m/s2
C.0.5m/s2 D.0.6m/s2
解:根据全程的平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得,第一个3分钟的中间时刻物体的速度为v1=540m180s=3m/s,后面1分钟的中间时刻的瞬时速度为v2=360m60s=6m/s,Δt=300s;则a=v2-v1Δt=0.01m/s2,选项B正确.
二、逆向思维法
逆向过程处理(逆向思维法)是把运动过程的“末态”作为“初态”来反向研究问题的方法,如物体做加速运动看成反向的减速运动,物体做减速运动看成反向的加速运动.该方法一般用在末状态已知的情况.采用逆向思维方法,往往能收到事半功倍的效果.
在处理末速度为零的匀减速直线运动时,可以采用逆推法,将该运动对称地看作是加速度大小相等的初速度为零的匀加速运动,则相应的位移、速度公式以及在连续相等时间的位移之比、连续相等位移內的时间之比等结论,均可使用,采用这种方法尤其在解选择题或填空题时十分简捷.
例2一物块以一定的初速度从光滑斜面底端a点上滑,最高可滑至b点,c是ab的中点,如图所示,已知物块从a至c需要的时间为t0,问它从c经b再回到c,需要的时间是多少?
解:采用逆推法根据初速度为零的匀加速直线运动在通过连续相等位移所用的时间之比的结论:
t1:t0=1:(2-1)得t1=12-1t0=(2+1)t0
故物块从c经b再回到c的时间为:2t1=2(2+1)t0.
三、巧选参照系
在物理学中,人们为了确定物体的位置和描述其运动状态而引人作为标准的物体或物体系—参考系,选取合适的参考系,对于帮助学生梳理解题思路、减少烦琐运算,把握物理过程、巩固经典运动模型大有裨益.
例3、火车以速度v1匀速行驶,司机发现前方同轨道上相距s处有另一火车沿同方向以速度v2(对地,且v1>v2)做匀速运动。司机立即以加速度a紧急刹车,要使两车不相撞,a应满足什么条件?
以前车为参照物,刹车后后车相对前车作初速度为 、加速度为a的匀减速直线运动。当后车相对前车的速度减为零时,若相对位移 ,则不会相撞。则
得
四、用图象求解
图象可以形象地揭示物理规律及物理量之间的关系,处理图象问题的关键是搞清图象的物理意义,特别要明确图象的斜率、截距、面积等的物理意义。而要搞清图象的物理意义就必须把图象和其对应的表达式结合起来,即把数学中的函数图象的知识与物理规律、公式结合起来分析
(1)首先明确所给的图象是什么图象,即认清图中横、纵轴所表示的物理量及它们的函数关系.特别是那些图形相似,容易混淆的图象,更要注意区分.
(2)要清楚地理解图象中的“点”、“线”、“斜率”、“截距”、“面积”的物理意义.
①点:图线上的每一个点都对应研究对象的一个状态,特别注意“起点”、“终点”、“拐点”,它们往往对应一个特殊状态.
②线:表示研究对象的变化过程和规律,如v-t图象中图线若为倾斜直线,则表示物体做匀变速直线运动.
③斜率:表示横、纵坐标轴上两物理量的比值,常有一个重要的物理量与之对应,用于求解定量计算对应物理量的大小和定性分析变化的快慢问题.如x-t图象的斜率表示速度大小,v-t图象的斜率表示加速度大小.
④面积:图线与坐标轴围成的面积常与某一表示过程的物理量相对应.如v-t图象与横轴包围的“面积”大小表示位移大小.
⑤截距:表示横、纵坐标两物理量在“边界”条件下的物理量的大小.由此往往能得到一个很有意义的物理量.
例4、甲、乙、丙三辆汽车以相同的速度经过某一路标,从此时开始,甲车作匀速直线运动,乙车先加速后减速,丙车先减速后加速,它们经过下一个路标时的速度相同,则
A. 甲车先通过下一路标
B. 乙车先通过下一路标
C. 丙车先通过下一路标
D. 三辆车同时通过下一路标
解 在 图象中,图线下面积大小表示位移大小。因三辆汽车从某一路标到下一路标,位移相等,故三条图线下的面积必须相等,又因为三车始、末速度相同,则乙车所用时间最短,如图所示,故B正确。
一、巧用匀变速中平均速度等于中间时刻的瞬时速度
匀变速直线运动中,物体的平均速度等于物体的位移与通过这段位移所用时间的比值。即v=s/t。如果知道物体运动的时间和初末时刻的即时速度,物体在这段时间内的平均速度等于初末时刻即时速度和的一半。也等于这段时间中间时刻的即时速度,即v中=v平=(Vo+vt)/2。灵活地应用平均速度的这些特点,可以开拓学生的思路,巩固加深对物理概念的理解,简化做题的过程。便于心算,提高做题的速度,对于标准化考试,效果尤其是显著。
例1.某人用手表估测火车的加速度.先观测3分钟,发现火车前进540m;隔3分钟后又观察1分钟,发现火车前进360m,若火车在这7分钟内做匀加速直线运动,则火车的加速度为( )
A.0.03m/s2 B.0.01m/s2
C.0.5m/s2 D.0.6m/s2
解:根据全程的平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得,第一个3分钟的中间时刻物体的速度为v1=540m180s=3m/s,后面1分钟的中间时刻的瞬时速度为v2=360m60s=6m/s,Δt=300s;则a=v2-v1Δt=0.01m/s2,选项B正确.
二、逆向思维法
逆向过程处理(逆向思维法)是把运动过程的“末态”作为“初态”来反向研究问题的方法,如物体做加速运动看成反向的减速运动,物体做减速运动看成反向的加速运动.该方法一般用在末状态已知的情况.采用逆向思维方法,往往能收到事半功倍的效果.
在处理末速度为零的匀减速直线运动时,可以采用逆推法,将该运动对称地看作是加速度大小相等的初速度为零的匀加速运动,则相应的位移、速度公式以及在连续相等时间的位移之比、连续相等位移內的时间之比等结论,均可使用,采用这种方法尤其在解选择题或填空题时十分简捷.
例2一物块以一定的初速度从光滑斜面底端a点上滑,最高可滑至b点,c是ab的中点,如图所示,已知物块从a至c需要的时间为t0,问它从c经b再回到c,需要的时间是多少?
解:采用逆推法根据初速度为零的匀加速直线运动在通过连续相等位移所用的时间之比的结论:
t1:t0=1:(2-1)得t1=12-1t0=(2+1)t0
故物块从c经b再回到c的时间为:2t1=2(2+1)t0.
三、巧选参照系
在物理学中,人们为了确定物体的位置和描述其运动状态而引人作为标准的物体或物体系—参考系,选取合适的参考系,对于帮助学生梳理解题思路、减少烦琐运算,把握物理过程、巩固经典运动模型大有裨益.
例3、火车以速度v1匀速行驶,司机发现前方同轨道上相距s处有另一火车沿同方向以速度v2(对地,且v1>v2)做匀速运动。司机立即以加速度a紧急刹车,要使两车不相撞,a应满足什么条件?
以前车为参照物,刹车后后车相对前车作初速度为 、加速度为a的匀减速直线运动。当后车相对前车的速度减为零时,若相对位移 ,则不会相撞。则
得
四、用图象求解
图象可以形象地揭示物理规律及物理量之间的关系,处理图象问题的关键是搞清图象的物理意义,特别要明确图象的斜率、截距、面积等的物理意义。而要搞清图象的物理意义就必须把图象和其对应的表达式结合起来,即把数学中的函数图象的知识与物理规律、公式结合起来分析
(1)首先明确所给的图象是什么图象,即认清图中横、纵轴所表示的物理量及它们的函数关系.特别是那些图形相似,容易混淆的图象,更要注意区分.
(2)要清楚地理解图象中的“点”、“线”、“斜率”、“截距”、“面积”的物理意义.
①点:图线上的每一个点都对应研究对象的一个状态,特别注意“起点”、“终点”、“拐点”,它们往往对应一个特殊状态.
②线:表示研究对象的变化过程和规律,如v-t图象中图线若为倾斜直线,则表示物体做匀变速直线运动.
③斜率:表示横、纵坐标轴上两物理量的比值,常有一个重要的物理量与之对应,用于求解定量计算对应物理量的大小和定性分析变化的快慢问题.如x-t图象的斜率表示速度大小,v-t图象的斜率表示加速度大小.
④面积:图线与坐标轴围成的面积常与某一表示过程的物理量相对应.如v-t图象与横轴包围的“面积”大小表示位移大小.
⑤截距:表示横、纵坐标两物理量在“边界”条件下的物理量的大小.由此往往能得到一个很有意义的物理量.
例4、甲、乙、丙三辆汽车以相同的速度经过某一路标,从此时开始,甲车作匀速直线运动,乙车先加速后减速,丙车先减速后加速,它们经过下一个路标时的速度相同,则
A. 甲车先通过下一路标
B. 乙车先通过下一路标
C. 丙车先通过下一路标
D. 三辆车同时通过下一路标
解 在 图象中,图线下面积大小表示位移大小。因三辆汽车从某一路标到下一路标,位移相等,故三条图线下的面积必须相等,又因为三车始、末速度相同,则乙车所用时间最短,如图所示,故B正确。