勻變速直線運動章節(jié)里的公式較多,且由公式推導出的結論也眾多。因此,解決此類問題常有一題多解的現(xiàn)象。本人根據(jù)自己的教學經驗,總結幾種常用的方法。
(1)解析法。即根據(jù)題意,找出題中所給的已知量,由物理公式和結論求解相應未知量的過程。例如:甲乙兩輛汽車都從靜止出發(fā)做加速直線運動,加速度方向一直不變。在第一段時間間隔內,兩輛汽車的加速度大小不變,汽車乙的加速度大小是甲的兩倍;在接下來的相同時間間隔內,汽車甲的加速度大小增加為原來的兩倍,汽車乙的加速度大小減小為原來的一半。求甲乙兩車各自在這兩段時間間隔內走過的總路程之比。點評:設汽車甲在第一段時間間隔末(時刻t0)的速度為v,第一段時間間隔內行駛的路程為S1,加速度為a;在第二段時間間隔內行駛的路程為S2。由運動學公式得v=at0 ,S1=at20,S2=vt0+(2a)t02 . 設汽車乙在時刻t0的速度為v',第一、二段時間間隔內行駛的路程為S1'、S2' . 同樣v'=(2a)t0,S'1=(2a)t02,S'2=v't0+at02。設甲、乙兩車行駛的總路程分別為S、S',則有S=S1'+S'2,S'=S1'+S'2 . 聯(lián)立以上各式解得,甲、乙兩車各自行駛的總路程之比為=.
(2)圖像法。即由圖像判斷運動的性質,結合所給的已知量,列方程求解的過程。這里需要特別注意在v-t里,圖像與橫軸所圍的面積表示位移的應用。例如:如圖所示,是一輛汽車在某段平直公路上行駛30s內的v-t圖像,試計算汽車在30s內的位移。 點評:由圖像可知,在0~30s的時間內,圖像與橫軸t圍成一個上底為8,下底長為20,高為30的梯形。由梯形面積公式知,30s內位移X=30x (8+20)/2 =420m.
(3)逆向轉變法。如末速度為0的勻減速直線運動,可等效為反向的初速度為0的勻加速直線運動。例如:飛機著陸后以6m/s2大小的加速度做勻減速直線運動,若其著陸速度為60m/s,它著陸后,還能在筆直的跑道上滑行多遠? 點評:這道題以飛機為研究對象。正著看做的是勻減速直線運動,且末速度為0;倒著看,做的是初速度為0的勻加速直線運動,而且加速度大小為6m/s2,求速度達到60m/s時滑行的距離。用逆向轉變法,由勻變速直線運動的V-S關系式V2-V02=2ax,得X= (V2-Vo2)/2a=300m.
(4)比例法。如初速度為0的勻加速直線運動在1T末、2T末、3T末、…、nT末瞬時速度之比為V1:V2:V3:…:Vn=1:2:3:…:n等的應用?,F(xiàn)以例題為例,對勻變速直線運動問題的解題思路做一簡單討論。例如:物體以1m/s2的加速度做勻減速直線運動至停止,求物體在停止運動前第4s內的位移。 點評:本題用逆向思維法,由于初速度為0,a=1m/s2的勻加速運動,第1s內位移:S1=at12=0.5m. 因為初速度為0的勻加速直線運動在連續(xù)相等的時間內的位移比等于連續(xù)奇數(shù)比,即:SⅠ:SⅡ:SⅢ:SⅣ:…=1:3:5:7:… 則第4s內位移:SⅣ=7SⅠ=7×0.5m=3.5m
(5)巧用勻變速直線運動推論——平均速度 v=. (例略)
關于勻變速直線運動的習題,還有其他方法,這里只總結了五種常用方法。具體運算時,需要用哪種方法,就得視問題而定。當然,同一道題,可能同時用到多種方法。