参考系的选取原则 例析运动学问题中参考系选取的灵活性
时间：2019-01-30 03:42:10 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
运动是绝对的，静止是相对的。只有在选定了参考系之后，才能对物体的运动作出准确地描述,孤立地描述一个物体的运动情况是没有意义的，或者说无法描述。参考系的选取原则上是任意的，一般是符合我们平时的习惯，选地面或相对于地面静止的物体作为参考系，这样对物体运动的描述与我们平时的习惯相符。�
但在解决运动学问题时，学生的思维不能僵化，因为同一道运动学问题，选取不同的参考系，对运动的描述以及问题解决的难易程度可能差别很大。灵活地选取合理的参考系，巧妙地解决有关的运动学问题是学生必须具备的能力。请看以下几例：�
1．一次，李刚同学在街上匀速行走，注意到每隔12min就有一辆公交车超过他，而每隔6min他就遇到迎面开来的一辆公交车。设公交车一到终点就回头，且往返运动的速度大小相等。则（1）每隔几分钟就有一辆公交车从起点或终点开出？�
（2）公交车与人的速度关系如何？ �
分析 本题所展示的运动情景比较复杂，常给学生造成眼花缭乱的感觉。其原因是：对开的公交车和人都在运动，而所给条件与待求量之间的联系又不明显，因此常使学生感到无从下手。
那么如何才能简化运动情景呢？仔细观察就会发现：造成本题情景复杂的原因是涉及的物体都在运动，如果车动人不动或人动车不动，则问题就变得比较容易。能否将本题的情况转换为这种简单情形呢？显然只要选取公交车或人为参考系，来研究人或公交车的相对运动便可实现。�
简解如下：�
2．一客车从静止开始以加速度a作匀加速直线运动的同时，在车尾的后面离车头为sm远的地方有一乘客以某一速度正在追赶这列客车，已知司机从车头前面的反光镜内能看到离车头的最远距离为s�0m，保留时间在t�0s内才能看清楚，这样才能制动客车使车停下来。该乘客要想乘坐上这列客车，追赶客车的匀速运动的速度所满足的条件表达式是什么？若a=1.0m/s�2，s =30m，s�0=20m，t�0=1.0s,求v的最小值。�
分析 本题的物理情景中的客车和人也都在运动，并且司机要能看清该乘客的条件比较复杂，要想找到相关物理量的联系难度较大。但如果是客车不动，则本题就很容易解决。由此就想到选客车为参考系即可。�
简解如下：�
选客车为参考系（即假定客车不动），则乘客相对于客车的初速度为v�0，方向向前，加速度为a，方向向后，如图2示：乘客相对于客车必作匀减速直线运动，至速度为零后，又反向作匀加速运动。要使司机从车头前面的反光镜内能看到乘客，必须让乘客处在离反光镜s�0范围内的时间至少为t�0 ，这样我们就可以讨论临界情况：即这段时间正好为t�0（图中O点为乘客速度减为零时乘客的位置），根据对称性和图中的几何关系得：�
以上两例均可选取地面参考系来解决，但解题过程将复杂得多，关键是很难搞清物理量之间的联系，读者不妨一试。上述解法很好地体现了灵活选取参考系的重要性，尤其第二道题又是一联系实际的好题，能够培养学生应用所学知识灵活处理物理问题的能力。这样的教学案例是体现新课改理念的极好素材。
（栏目编辑罗琬华）
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