為什么在行駛的車(chē)?yán)锟催h(yuǎn)處的景物與車(chē)同向運(yùn)動(dòng)

程元生

(安徽省鳳陽(yáng)中學(xué) 安徽 滁州 233100)

我們坐在行駛的車(chē)?yán)铮绰愤叺臉?shù)木或電線桿時(shí)，感覺(jué)到樹(shù)木或電線桿是向車(chē)后退去，即樹(shù)木或電線桿的運(yùn)動(dòng)和車(chē)的運(yùn)動(dòng)是相反的.而當(dāng)我們極目遠(yuǎn)眺較遠(yuǎn)處的景物時(shí)，感到遠(yuǎn)處的景物是和車(chē)同方向運(yùn)動(dòng)的.

路邊的樹(shù)木或電線桿和車(chē)的運(yùn)動(dòng)方向相反，初中物理從參照物的選擇和運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性很容易解釋和理解，但為什么看遠(yuǎn)處的景物與車(chē)是同向運(yùn)動(dòng)呢?

這要從參考系的系統(tǒng)性角度回答這個(gè)問(wèn)題.雖然初中物理課本中，為了便于學(xué)生理解，用參照物來(lái)代替參考系的概念，但是孤立的幾何點(diǎn)是不能充當(dāng)參照物的.初中物理教學(xué)中，我們選擇作為參照物的物體并不是孤立的點(diǎn)，最起碼有前后左右的方位，就是說(shuō)它是一個(gè)系統(tǒng).

下面我們具體解釋一下引起上述問(wèn)題的原因.

如圖1所示，箭頭方向?yàn)檐?chē)(圖中長(zhǎng)方形)行駛方向，設(shè)某一時(shí)刻，人(A點(diǎn))、車(chē)窗(B點(diǎn))、近處景物(C點(diǎn))、遠(yuǎn)處景物(D點(diǎn))在與車(chē)行駛方向垂直的同一直線上.

圖1 某時(shí)刻各物體的相對(duì)位置

當(dāng)車(chē)行駛一段距離后，人(A點(diǎn))和車(chē)窗(B點(diǎn))已經(jīng)超過(guò)了近處景物(C點(diǎn))和遠(yuǎn)處景物(D點(diǎn))，如圖2所示.

此時(shí)，人觀察近處景物(C點(diǎn))時(shí)，是以人(A點(diǎn))和車(chē)窗(B點(diǎn))的連線來(lái)判斷近處景物(C點(diǎn))的運(yùn)動(dòng)情況的，即近處景物(C點(diǎn))相對(duì)于車(chē)是向相反方向運(yùn)動(dòng)的.

圖2 車(chē)行駛一段時(shí)間后各物體的相對(duì)位置

當(dāng)人(A點(diǎn))透過(guò)車(chē)窗(B點(diǎn))去觀察遠(yuǎn)處景物(D點(diǎn))的運(yùn)動(dòng)時(shí)，已經(jīng)不自覺(jué)地變換了參考系，即不再以人(A點(diǎn))和車(chē)窗(B點(diǎn))的連線作為參考系，而是以車(chē)窗(B點(diǎn))和近處景物(C點(diǎn))的連線作為參考系，這樣，遠(yuǎn)處景物(D點(diǎn))已經(jīng)超越了這個(gè)連線，跑到了連線的前面去了，如圖3所示.

圖3 以B和C的連線為參考系，D點(diǎn)的位置示意圖

我們將車(chē)窗(B點(diǎn))和近處景物(C點(diǎn))的連線想像為不動(dòng)的，恢復(fù)到原來(lái)的位置，如圖4所示，發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)處景物(D點(diǎn))和車(chē)的運(yùn)動(dòng)方向相同，并且有向右前方旋轉(zhuǎn)的感覺(jué).

圖4 設(shè)B和C連線不動(dòng)觀察D點(diǎn)運(yùn)動(dòng)示意圖