高中物理竞赛—直线运动的科学思维方法

 

高中物理竞赛—处理直线运动的科学思维方法

一、图像法

分析和解答物理问题,除了物理公式和数学方法外,还可以利用物理图像(函数图、矢量图、几何图、光路图等)

这里先介绍如何利用v?t图象、s?t图象解答直线运动的各种问题步骤如下:

1、根据物理规律中各个物理量的函数关系,在直角坐标系上定性地或者定量地画出相应地函数图像。

2、根据图像的斜率、截距、与坐标轴所包围的面积,以及图像交点的坐标等的物理意义,进行分析、推理和计算。

例1:一火车沿直线轨道从静止发出由A地驶向B地,并停止在B地。AB两地相距x,火车做加速运动时,其加速度最大为a1,做减速运动时,其加速度的绝对值最大为a2,由此可可以判断出该火车由A到B所需的最短时间为 。(奥赛题目)

解析:整个过程中火车先做匀加速运动,后做匀减速运动,加速度最大时,所用时间最短,分段运动可用图像法来解。

根据题意作v—t图,如图所示。由图可得a1?v t1

a2?

vt2

s?11v(t1?t2)?vt22 解得t?2s(a1?a2) a1a2

例2:两辆完全相同的汽车,沿水平直路一前一后匀速行驶,速度为v0,若前车突然以恒定的加速度刹车,在它刚停住时,后车以前车刹车时的加速度开始刹车。已知前车在刹车过程中所行的距离为x,若要保证两辆车在上述情况中不相碰,则两车在做匀速行驶时保持的距离至少为:

A.xB.2x C.3xD.4x

解析:物体做直线运动时,其位移可用v?t图像中

的面积来表示,故可用图像法做。

作两物体运动的v—t图像如图所示,前车发生的位

移x为三角形v0Ot的面积,由于前后两车的刹车加速度

相同,根据对称性,后车发生的位移为梯形的面积X′

=3X,两车的位移之差应为不相碰时,两车匀速行驶时保

持的最小车距2x.所以应选B。

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