從被載物體的運動談參照物的作用和地位

劉世華　劉揚

研究靜止和運動，必須強調參照物的作用和地位。同一物體相對于不同的參照物，它可以是運動的，也可以是靜止的。同一個運動，選擇不同的物體做參照物，不僅運動和靜止具有相對的意義，運動的速度各不相同，而且運動的形式也不同，對物體運動的描述，選擇合適的參照物尤為重要。

雖然參照物的選擇是任意的，但我們在研究物體的運動及比較運動物體間的速度大小時，應選地面或相對地面不動的物體作為參照物，也可以選擇相對地面做勻速直線運動的物體，特別是研究做勻速直線運動的載體上的被載物體的運動情況，以載體為參照物，被載物體的運動不受載體運動的影響，好像物體在地面上的運動一樣。如下例：

1.當火車正以4.0 m/s的速度沿直線向前行駛時，一乘客以2 m/s的速度沿火車行駛的相反方向從一車廂的一端走到另一端，車廂長20 m，問用多少時間？

分析：火車勻速直線運動，乘客起步前相對火車靜止，所以，他以火車為參照物的運動不受火車運動的影響；同在地面上以 2m/s的速度走完20 m是一樣的。

2.在以15 m/s的速度勻速直線行駛的汽車上，一人以40 m/s的速度水平拋出一石塊與汽車方向相同，0.6s后落到前方某處，則落地點離拋出點距離是多少？

分析：汽車勻速直線運動，以汽車為參照物，向任何方向扔石塊都同在地面上扔石塊一樣。

解：s=v石t=40 m/s·0.6 s=24 m

以上兩例，均以勻速直線運動的載體為參照物，是假定載體不動，被載物體的運動同在靜止的載體上或地面上的運動是一樣的，從而使對物體運動的描述變得簡單明了。如果上述幾個問題是以地面作為參照物，那么研究起來就相當復雜，由此可見參照物選擇的重要性。

下面我們分析一下水載船及船在流水中的運動速度：

1.一條小船在靜水中行駛速度是2 m/s，若小船以此速度在流速為1 m/s的河水中順水行駛，船相對于河水的速度是多少？若此小船逆水行駛，船相對于河水的速度是多少？

分析：水以一定速度流動，如同勻速直線運動的載體，船在流水中是被載物體，若以流水為參照物，是假定水靜止不動，那么被載物體小船的運動同在靜水中運動情況一樣，無論順水、逆水或任何方向，結果是一樣的。

解：船相對于河水順水行駛的速度是2m/s，逆水行駛速度也是2 m/s。

這樣，以流水為參照物，簡化了運動的形式，如果研究在流水中的兩個或兩個以上物體的運動，以流水為參照物，更能體現簡化運動的技巧。

2.例1中設船在靜止的水中的速度是6 m/s，河水流速是2 m/s，當船逆流向上時，船上救生圈落入水中，30s后才發現，立即調轉船頭追趕，若救生圈落入水中后立即被水沖走，則該船追上它所需時間是多少？

方法一：

分析：30s船上行距離為30s（v船-v水），30s救生圈下行的距離為30s×v水，追及時間t，救生圈下行距離v水t，追及時間船下行距離（v船+v水）t。

解：（v船+v水）t=30s（v船-v水）+30s×v水×v水t

（6m/s+2m/s）t=30s×（6m/s-2m/s）+30s×6m/s×2m/s×t

8m/s×t=120m+60m+t×2m/s

6m/s×t=180m

t=30s

方法二：

分析：因為船、救生圈都在流水中，若以流水為參照物來研究，如同在靜水中發生的情況一樣，也就是說，當以流水為參照物時，救生圈落水后是靜止的，船以6 m/s的速度駛出30 s后離救生圈的距離是6 m/s×30 s，返回以6 m/s的速度再行駛180 m所用的時間t由此可知，船追上救生圈需30 s。

從上面幾個問題的分析中，我們不難看出，同一個問題，選擇不同的參照物來研究，其運動形式也不同，巧妙地選擇參照物，能使看起來復雜棘手的問題，化簡為繁，迎刃而解。

編輯 薛直艷