變換參考系巧解一道物理競賽題

李常明

(鳳凰縣高級中學,湖南 鳳凰 416200)

拋體運動是全國中學生物理競賽常考題型之一.經典的解題方法是將拋體運動分解為兩個直線運動求解．這類題型若能充分利用中學物理所學方法,大部分情況能化繁為簡達到快速求解的目的．筆者在給學生競賽輔導中發現第32屆拋體類競賽試題有更基礎、簡單、易懂的解法,現簡要分析如下．

圖1

原題.從左至右在同一水平地面上依次有3個質點a、b、c,且3者共線,a與b相距l1,b與c相距l2．現同時將它們從其初始位置拋出．已知質點b以初速度v0豎直上拋,質點c以某一初速度豎直上拋．設在這3個質點的運動過程中,a能碰到質點b和c;并假設質點a的質量遠大于質點b的質量,且a與b碰撞時間極短．求質點c的初速度vc和質點a的初速度所滿足的條件．所求的結果均用題中的已知量表示出來．

由以上解法可知適當變換參考系,在動力學中選非慣性參考要引入慣性力解題不一定方便,但是在運動學中引入非慣性參考,增加了思維含量,運算與書寫過程則變得非常簡潔,其難度也由較難的競賽試題變得像一道簡易的直線運動基礎習題．