描述物體運動情況時,如何選擇合適的參照物無論對初中學生還是對高中學生來講都很重要。許多學生往往因為參照物選擇不當使問題變得復雜化,長時間陷入問題當中不能出來。特別是在描述物體運動情況時,參照物的選擇尤為重要。如果參照物選擇得當,不僅可以簡化對物體運動的描述,便于研究物體運動的規律,更有利于問題的解答,簡化解題過程。下面我就描述物體運動情況時,如何選擇參照物的問題談一些自己的看法。
一、參照物的概念:
在研究機械運動時,人們事先選定的、假設不動的,作為基準的物體叫做參照物。(一般不以研究對象為參照物)
參照物也叫參考物,它是為了確定物體的位置和描述物體的運動情況而被選作標準的一個物體或一組相對位置不改變的物體。參照物是一個假定靜止的物體,用來判斷另一個或多個物體是在運動或靜止。參照物的選擇可以是任意的,但是為了研究問題的方便,又必須根據實際情況,選擇合適的參照物。例如研究地面上物體的運動,通常選擇地面作參照物或選擇固定在地面上的物體作參照物,以方便觀察物體位置的變化和描述物體運動情況。
二、參照物的特點:
1.客觀性:宇宙中萬事萬物都是永不停息地運動著的,沒有絕對靜止的物體。平時,我們說某個物體是運動的還是靜止的,都是相對另一物體(參照物)而言的,在描述物體的運動情況時,無論是否提到參照物,參照物總是存在的,這就是參照物的客觀性。
2.假定性:參照物只是假定不動而不是真的不動,與其它物體一樣,它也處在永恒的運動之中,這便是參照物的假定性。有同學認為,參照物就是不動的物體。這種認識是完全錯誤的。
3.多重性(即相對性):由于確定一個物體是運動的還是靜止的,關鍵是看選擇什么物體作參照物。也就是說,對同一物體的研究是可以選取不同的參照物,當我們所選取的參照物不同時,對物體運動描述的結果也往往不同。參照物變化了,物體的運動情況也變化了。這便是參照物的多重性。例如,坐在勻速行駛的客車中的乘客,若以車為參照物,則他們是靜止的;若以路旁的樹為參照物,他們則是運動的。
4.等效性:參照物是可以任意選取的。從運動系學的觀點來看,所有的參照物都是等效的,無優劣可言。
三、描述物體運動情況時,如何選擇合適的參照物:
1.要描述物體的運動情況首先要選定一個標準物體——參照物。但參照物的選擇要方便觀察被研究的那個物體的位置變化,即有利于描述物體運動情況,最好就近選擇參照物。
例如有這樣一個的問題:夜晚,我們常常看到月亮在云朵中穿行,判斷月亮運動的參照物是?
A.月亮 B.地球 C.云朵 D.星星
就該問題而言,研究月亮的運動情況,選“云朵”作為參照物位置很近(就在月亮旁邊),最方便觀察月亮的位置變化,有利于描述月亮這個物體運動情況。而選“星星”作為參照物,由于位置相對比較偏遠,不方便觀察月亮的位置變化,也不利于描述月亮這個物體運動情況。既然選“星星”作為參照物不合適,那么選“地球”作為參照物就更不合適了。所以該問題的答案應該是C。
2.描述物體的運動情況,選擇參照物時,一定要先弄清誰是研究對象,然后再選定誰是參照物。以免混淆是非,張冠李戴。例如:
(1)電影《閃閃的紅星》主題歌的前兩句歌詞是:“小小竹排江中游,巍巍青山兩岸走”,試說明這兩句歌詞各是以什么為參照物來描述運動的?解析:本題中涉及到竹排、青山等物體。在第一句話中,研究對象是“竹排”,若以另一物體“青山”作標準,竹排是運動的(江中游),所以青山是參照物;在第二句話中,研究對象是“青山”,若以另一物體“竹排”作標準,青山是運動的(兩岸走),所以竹排是參照物。
(2)下面兩種情況,各是以哪個物體為參照物,研究哪個物體的運動?
A.高速飛機俯沖飛行時,看到地面快速向他撲來;
B.夏天的夜晚在室外乘涼時,常可看到月亮在云中穿行。
解析:A.是以飛行員本人為參照物,研究地面的運動,研究對象是地面。由于飛機與飛行員是一起運動的,也可以選飛機為參照物。B.是以云為參照物,研究月亮的運動,研究對象是月亮。
3.參照物的選擇還具有多重性,當我們所選取的參照物不同時,判斷物體運動或靜止的結果也會不同。
例如:學生甲和學生乙騎自行車以同向、同速行駛時,甲說乙在運動,乙卻說自己沒有運動。這是怎么一回事呢?
原因很簡單,學生甲以路邊的樹木作為參照物認為乙在運動。學生乙以學生甲作為參照物認為自己沒有運動。
4.參照物的選擇關乎對物體的運動情況的判斷。一個物體是運動的還是靜止的,要看被判斷的物體與參照物之間有無位置的變化。被判斷的物體與參照物之間有位置的變化,則該物體是運動的;被判斷的物體與參照物之間無位置的變化,則該物體是靜止的。
例1:卡車和聯合收割機在農田里并排行駛,說它們是運動的,你選什么物體為參照物。
解析:選大地為參照物,卡車和聯合收割機相對大地的位置發生了變化,所以它們是運動的。
例2:看電視轉播的百米賽跑時,我們常常感覺運動員跑的很快,但實際上他們始終處于屏幕上。這是為什么?
解析:因為以跑道為參照物,運動員相對跑道的位置發生了變化,所以運動員是運動的。以電視為參照物,運動員相對電視的位置沒有發生變化,所以運動員是靜止的。
四、選擇參照物還應注意哪些問題:
(1)不能選研究對象做參照物,選擇研究對象本身作參照物是沒有意義的,這樣選擇的結果是物體永遠靜止。
(2)選擇的參照物,它的位置不能離被研究的物體太遠,要能看的見,看的清。便于觀察被研究的物體的位置變化,否則不利于描述物體的運動情況。
(3)靜止的物體可以選作參照物,運動的物體也可以選作參照物。到底是選擇靜止的物體作參照物,還是選擇運動的物體作參照物,一定要根據實際情況而定。
(作者單位:寧夏銀川市第二十五中學)
(責任編校:石良)