火車上的相對(duì)運(yùn)動(dòng)理論

易垣龍

一、相對(duì)運(yùn)動(dòng)的相關(guān)理論

相對(duì)運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)：所謂相對(duì)運(yùn)動(dòng)主要是指在某一物體相對(duì)其他物體而發(fā)生的運(yùn)動(dòng)，也就是以某一物體作為參照物，并將其視為保持恒定不動(dòng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，另一物體相對(duì)參照物體所發(fā)生運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。

二、火車上的相對(duì)運(yùn)動(dòng)

火車相對(duì)運(yùn)動(dòng)不論是在生活中，還是在高中物理中都是非常常見的，也是高中物理中重要的考查內(nèi)容。從貨車相對(duì)運(yùn)動(dòng)來說，其主要包括火車與人、火車與地面以及火車與火車三個(gè)方面內(nèi)容。

（一）火車與人

在我們?nèi)粘Ｉ钪校疖囀且粋€(gè)十分重要的交通工具，其不僅節(jié)省了人們?cè)诼猛旧纤牡臅r(shí)間，還為人們提供了一個(gè)安穩(wěn)、舒適的環(huán)境。為了能夠使我們?cè)谖锢韺W(xué)習(xí)過程中與生活更加貼近，常常利用火車來設(shè)置相對(duì)運(yùn)動(dòng)問題。

人在火車上的運(yùn)動(dòng)一共包括兩個(gè)方面：第一，當(dāng)人坐在行駛的火車當(dāng)中，將火車設(shè)置為參照物，人相對(duì)于火車來說是保持相對(duì)靜止的狀態(tài)，此時(shí)不論火車的行駛速度為多少，人相對(duì)于火車的速度為零；第二，人在火車中行走。我們?cè)诔俗疖嚂r(shí)常常會(huì)來回行走，此時(shí)還將火車設(shè)置為參照物，我們相對(duì)于火車來說就是運(yùn)動(dòng)的。要想知道我們?cè)谀骋欢螘r(shí)間后距離最初位置的距離，我們可以引用參考坐標(biāo)系來解答此類問題，設(shè)我們座位為原點(diǎn)，行駛方向?yàn)檎较颍谝阎诵凶咚俣鹊那闆r下，我們就能夠計(jì)算出在某一段時(shí)間結(jié)束后人在火車上的具體位置。針對(duì)于火車和人之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)問題，既可以選擇火車作為參考物，也將人視作參照物，根據(jù)以往的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)如果采用后者，那么此問題將會(huì)變得十分復(fù)雜，所以在解決物理相對(duì)運(yùn)動(dòng)問題時(shí)選擇前者將非常有利于問題的解決，也能夠?qū)栴}變得更加簡(jiǎn)單。

（二）火車與地面

我們經(jīng)常能夠看到火車在飛馳，之所以會(huì)產(chǎn)生這種感覺，是我們都默認(rèn)地面為參照物，火車是相對(duì)地面進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)。并且，火車在行駛時(shí)會(huì)有一個(gè)速度，這個(gè)速度的多少也是相對(duì)地面而言的。針對(duì)于火車和地面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)問題，是所有物理相對(duì)運(yùn)動(dòng)問題中最簡(jiǎn)單的問題，在對(duì)火車行駛位置進(jìn)行計(jì)算時(shí)，可以將火車起點(diǎn)作為參考坐標(biāo)系的原點(diǎn)，以地理方位為基礎(chǔ)來設(shè)置坐標(biāo)正方向，通常選擇東為正方向，然后再已知火車行進(jìn)速度和具體方向，以及在各個(gè)方向上的具體行駛時(shí)間，便能夠有效解答出在某一時(shí)間末火車的具體位置。而火車上人在往窗外看時(shí)，其發(fā)現(xiàn)不管是樹木還是地面都是向自己的身后運(yùn)動(dòng)，這種感覺的出現(xiàn)是火車上的人將自己和火車看成了一個(gè)整體系統(tǒng)，并將該系統(tǒng)當(dāng)作是參照物，因此火車上的人才會(huì)出現(xiàn)這種錯(cuò)覺。火車和地面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)問題是非常普遍的問題，也是較為簡(jiǎn)單的物體，只要正確選擇和應(yīng)用相對(duì)運(yùn)動(dòng)要素便能夠獲得理想效果，也能夠使問題變得更加簡(jiǎn)單。

（三）火車與火車

在火車行駛過程中，常常會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)火車相遇或是同方向行駛的情況，在對(duì)兩輛火車的相對(duì)問題進(jìn)行分析和解答是一個(gè)較為復(fù)雜的過程，在參照物和參照坐標(biāo)系的選擇上都相對(duì)較為困難，這使得我們?cè)诮獯鸫祟愊鄬?duì)運(yùn)動(dòng)問題時(shí)將會(huì)變得更加困難。

針對(duì)于兩火車相遇情況來說，根據(jù)具體問題選擇出最適當(dāng)?shù)慕鉀Q方法。例如，在求解兩個(gè)火車從碰面開始到錯(cuò)開時(shí)兩點(diǎn)之間的距離時(shí)，此時(shí)便能夠應(yīng)用到相對(duì)運(yùn)動(dòng)理論。在兩輛火車相對(duì)運(yùn)動(dòng)中，我們可以選擇其中一輛火車作為參照物，此時(shí)我們依然可以選擇地面為參照物，并以兩個(gè)火車相遇的地點(diǎn)作為參考坐標(biāo)系的原點(diǎn)，由于是相向而行，這使得該坐標(biāo)系中速度將會(huì)出現(xiàn)正負(fù)，再加上車身長(zhǎng)度是固定不變的，要想計(jì)算出前后兩點(diǎn)之間距離，只需要根據(jù)已知條件、借用參考坐標(biāo)系就能夠計(jì)算得出，首先需要計(jì)算出從相遇到分開時(shí)的時(shí)間，然后再以正方向火車為基礎(chǔ)計(jì)算出其行駛的距離，這也就是從相遇到分開后兩點(diǎn)間的距離。

除了相遇以外，還有同方向運(yùn)動(dòng)的情況，其在分析和計(jì)算上與火車相向運(yùn)動(dòng)的情況類似，只需要我們能夠抓住關(guān)鍵點(diǎn)，選擇和設(shè)置關(guān)鍵的參照物和參考坐標(biāo)系，那么此問題將變得十分簡(jiǎn)單。當(dāng)我們?cè)诟咧形锢韺W(xué)習(xí)過程中，能夠充分掌握和應(yīng)用相對(duì)運(yùn)動(dòng)理論知識(shí)，那么當(dāng)再遇到此情況時(shí)，也將會(huì)變得十分簡(jiǎn)單。

三、總結(jié)

總之，我們?cè)诟咧形锢碇R(shí)的學(xué)習(xí)過程中，要想有效提高物理成績(jī)不僅需要投入更多的精力，還需要我們能夠扎實(shí)掌握相關(guān)知識(shí)理論，并將其準(zhǔn)確應(yīng)用在問題的分析和解答中。endprint