高中物理中的相對運動問題

陳飛虎

在運動學(xué)中特別是直線運動，會碰到不是單一的物體在地面上運動，而是二個或者更多的物體在地面上滑動。在教學(xué)中，這多個物體相互滑動求一些相關(guān)物理參量，學(xué)生不善于采用相對運動來解決問題。有的學(xué)生不了解這種思維，有的學(xué)生知道不會正確處理運用。筆者根據(jù)多年教學(xué)經(jīng)驗總結(jié)了一些相對運動思維較難理解的常見題型，其具體解題方法為：以A物體為參考系研究B物體的運動，即在B物體的運動參量中減去A物體的運動參量。注意：這里所說的“減去”是矢量計算。

一、相對運動思維方式的優(yōu)越性

相對運動思維最大的優(yōu)越性就是將兩個物體的運動轉(zhuǎn)化成一個物體的運動，從而達到簡化問題的思維過程和計算過程的目的。

例如：有人逆水行舟，途中從船上掉下一漂浮物，10分鐘后發(fā)現(xiàn)，立即掉頭追趕，如果人劃船速度大小保持不變，則追上漂浮物需要多少分鐘？

解析：取水為參照物，則漂浮物落水后不再運動，船以一定的速度運動10分鐘后調(diào)頭以原來的速度運動到漂浮物處，來回路程相等，故時間相同，也是10分鐘。

點評：以水為參考系，化水動為水靜，這樣船在水中往返如同人在操場跑道上往返，答案立即可得。

二、相對運動思維在最值問題中具有優(yōu)越性

例如：如圖所示，某人與一平直公路的垂直距離h=50m，有一輛汽車以速度V0=10m/s沿此公路駛來，當(dāng)人與汽車相距L=200m時，人開始勻速跑動。若人想以最小速度趕上汽車，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：將車作為參考系，人與車相遇，分析人相對于車的運動，合速度為沿著斜邊L指向車，人相對與車，參與兩個分運動：一個相對車的水平相左的V0；一個是自身的車速V，作三角形定則如圖，當(dāng)車速V垂直L，V有最小值V1，則

解得 V1=2.5m/s

三、相對運動解題過程總結(jié)

物體相對運動，要把握兩個物理參量：一個是相對初速度，一個是相對加速度

其計算為：△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共線的直線運動，求出△V、△a就知道物體之間相對運動的性質(zhì)，從而求相關(guān)參量。

綜上所述，具體是什么問題，求什么物理參量，要看物體運動的過程及階段。相對運動思維分析問題比較優(yōu)越，但并不是所有的問題都用這種方法。作為老師需要啟發(fā)學(xué)生意識到分析相對物理量的重要性，指導(dǎo)他們掌握解題思路，最終達到提高學(xué)生解題能力的目的。