對於高一年級新生來說,學習第一章的直線運動時對勻變速直線運動的公式尚能掌握,簡單應用也沒有問題,問題在於應用直線運動規律解決複雜問題,比如兩個質點的相遇問題。解決此類問題的關鍵在於掌握解題方法,我們今天討論應用圖像來解決此類問題。
速度圖像所包圍的面積與位移的關係如下圖所示:
明白了圖像的物理意義,我們就可以解決實際問題,比如:
例題:某質點的運動規律如圖所示。下列關於它運動的說法正確的是( )
A.質點在第一秒末運動方向發生變化
B.質點在第二秒內、第三秒內的加速度相同
C.質點在第二秒末返回出發點
D.質點在7秒內的位移始終不會為負值
解析:
A.質點在第一秒末運動方向發生變化——錯。第一秒末質點速度達到最大,之後開始減速,方向不變。
B.質點在第二秒內、第三秒內的加速度相同——對。在第二秒內、第三秒內速度圖像是一條斜率相同的直線,所以加速度相同。
C.質點在第二秒末返回出發點——錯。在第二秒末質點的正向位移達到最大。
D.質點在7秒內的位移始終不會為負值——對。觀察0—4s內質點的運動情況可知,質點在第4s末返回出發點,之後重複運動。
因此,本題正確選項是B、D。
例題:如圖所示,位於平直軌道上的甲、乙兩物體相距S,同時同向開始運動。甲做初速度為V、加速度為a1的勻加速直線運動;乙做初速度為零、加速度為a2的勻加速直線運動。下述判斷正確的是( )
A.若a1 = a2,可能相遇兩次
B.若a1 < a2,可能相遇兩次
C.若a1 > a2,可能相遇兩次
D.若V2<2( a2 - a1 )S,不能相遇
解析:我們先觀察加速度相同時的情況,如圖所示。
不難發現在甲、乙相遇前,其間距離不斷減小;甲追及乙之後,其間距離不斷增大;從圖像中還可以發現,當a1 > a2時,情況也是如此。所以,A、C選項錯誤。
若a1 < a2,如下圖所示:
若V2 <2( a2 - a1 )S,如下圖所示:
應用圖像解決此類問題,關鍵在於對圖像的物理意義有清晰的認識。具體講解,請觀看視頻《用速度圖像判斷質點的位移和兩次相遇問題》
願學生們不再感到困難!