把握运动本质 巧借相对运动——高中物理相对运动问题解法分析

王艳红

(江苏省盐城市北京师范大学盐城附属学校 224005)

高中阶段的运动一般比较简单，常常是以地面为参照物的直线运动、曲线运动.然而，当涉及到两个或两个以上的物体相对运动的时候，常规的运动学公式或是牛顿运动定律对物体运动进行分解或合成就非常复杂，因此，教师可以让学生选择其中一个运动的物体作为参照物，从而简化问题，高效解题.

一、同一方向上的相对运动问题

同一方向上的相对运动问题一般可以设某个运动速度小的物体为参照物，将两个物体的相对运动化简为一个物体的直线运动，从而运用运动学公式进行求解.

例题1已知一艘轮船以速度20m/s平直的行使在湖面上，这时轮船观察员突然发现前方湖面上有一艘小货船以10m/s的速度同向前行，轮船马上关闭动力系统并制动，轮船开始做匀减速运动，加速度大小为-10m/s2，假设两船不相碰，那么轮船和货船之间的距离最短为多少？

分析本题如果选地面为参照物的话，比较繁琐，需要计算轮船和货船的各自运动，因此，可以设运动速度较小的货船为参照物，取货船的运动方向为正，则轮船的相对速度为v相=v轮-v货=10m/s，轮船的相对加速度为-10m/s2，这样相对运动问题就简化为轮船的减速运动问题，当轮船相对运动速度为0的时候，既二者不相碰的最短距离.

解析以货船为参照物，取货船的运动方向为正，

则轮船的相对速度为v相=v轮-v货=10m/s，相对加速度为-10m/s2

二、不同方向上的相对运动问题

在选择参照物的时候，既可以选择同一方向上运动的物体，同时也可以选择不同方向上运动的物体，对于在不同方向上相对运动的问题，选择正确的参照物，往往可以化解复杂的物理运算过程，巧妙解决物理问题.

例题2在一条流速恒定的河流中，甲船从岸边的某一点以10m/s的速度顺着河流运动方向做匀速直线运动，同时乙船从同一点以10m/s的速度垂直河流运动方向做匀速直线运动，已知甲、乙两船通过一条长为200m的轻绳相连，不计一切阻力，求轻绳被拉直时的时间t.

分析甲、乙两船做不同方向的运动，其中还有河流的流速，因此对两船进行分别计算的话，运算量非常大，这时，可以取甲船为参照物，将甲、乙两船的运动通过合成法化为一个物体的运动，从而有效解决问题.

三、来回折返的相对运动问题

折返运动问题一直都是比较复杂的问题，尤其是融合了其它运动的综合性问题，常常让学生找不到头绪，而通过等量转化，可以找出折返运动的关键因素，从而有效解决问题.

例题3A、B两位自行车手分别从相距50千米的甲、乙两地同时开始做相向运动，已知A的运动速度为10 km/h，B的运动速度为15 km/h，在甲、乙开始运动的时候，有一辆观察车从甲地出发，以25km/h的速度向乙地运动，当观察车与B相遇之后便反向以同样的速度向甲地运动，遇到A后反向，这样观察车一直在A、B之间折返运动，直到A、B相遇，那么观察车运动的总路程是多少？

解析由于观察车一直在A、B之间折返运动，按照常规的运动计算，需要对三者的运动进行分别的计算，从而陷入无限循环的运动中.其实，通过对问题的观察，不难发现，观察车运动的总时间就是A、B两位车手相遇的时间，这样通过时间和速度解决观察车路程的问题，既简单，又高效.

总而言之，在进行高中物理相对问题解决的时候，要注意对问题进行观察，选取正确的参照物，将两个或两个以上的物体运动转化为单一的物体运动，将不同方向的物体运动转化为同一方向的物体运动，然后再运用运动学相关公式进行问题的分析和解决，既能够避免多个物体运动之间的复杂计算，也能够掌握运动的本质规律，提高学生的解题效率.