高考物理巧選參考系包括:
定點參考系:這是一種特殊的參考系,一般選擇固定不動的物體作為參考系,如地球、月球等。
運動參考系:可以選擇運動的物體作為參考系,例如在研究火車車廂的運動時,可以選擇車廂作為參考系。
假定參考系:根據研究問題的需要,假定為不動的物體作為參考系,如地面。
此外,選擇參考系時應遵循以下幾個原則:
1. 任意性原則:參考系的選取是任意的,但應以方便研究問題為原則。
2. 方便性原則:選擇參考系后,應該使描述運動的問題簡化。
3. 統一性原則:在同一次運動描述中,只能選擇一個參考系。
在具體選擇時,可以根據題目需要靈活運用以上原則。
【例題】 一輛汽車正在筆直的公路上行駛,已知汽車起動前的初速度為零,加速度為a,起動后的速度將隨時間均勻增大,假設汽車行駛的距離為s與時間t的關系為s = at^2 + vt,其中v為已知常數。
(1)求汽車在起動階段加速度的大小;
(2)在汽車行駛過程中,一位同學坐在車內觀察窗外路邊的樹木,他發現汽車在起動過程中,路邊的樹木正在后退,他測得自己經過的路程s隨時間t的變化關系式為s = 6t - 3t^2,求該同學乘坐的汽車在起動階段的路程s隨時間t的變化關系式。
【分析】
(1)根據位移公式求出汽車的位移表達式,再根據加速度的定義式求出加速度的大小。
(2)根據題意可知該同學乘坐的汽車在起動階段的路程s隨時間t的變化關系式為s = vt + at^2。
【解答】
(1)由題意可知,汽車的位移表達式為:$s = at^{2} + vt$,其中$v$為已知常數。當$t = 0$時,$s = 0$;當$t = t_{1}$時,$s = vt_{1}$。代入可得:$at_{1}^{2} + vt_{1} = vt_{1}$,解得:$a = \frac{v}{2}$。
(2)該同學乘坐的汽車在起動階段的路程s隨時間t的變化關系式為:$s = vt + at^{2}$。由題意可知,該同學經過的路程s隨時間t的變化關系式為:$s = 6t - 3t^{2}$。將兩式聯立可得:$s = vt + \frac{v}{2}t^{2} - 3t^{2} + 6t$。
【說明】本題主要考查了參考系的選擇和位移公式的應用,難度一般。
【巧選參考系】本題中同學坐在車內觀察窗外路邊的樹木,他發現汽車在起動過程中路邊的樹木正在后退,說明他選擇的參考系是路邊的樹木。因此,在選擇參考系時,要明確參考系的選擇是相對的,要選擇合適的參考系來描述物體的運動狀態。