从被载物体的运动谈参照物的作用和地位

刘世华　刘扬

研究静止和运动，必须强调参照物的作用和地位。同一物体相对于不同的参照物，它可以是运动的，也可以是静止的。同一个运动，选择不同的物体做参照物，不仅运动和静止具有相对的意义，运动的速度各不相同，而且运动的形式也不同，对物体运动的描述，选择合适的参照物尤为重要。

虽然参照物的选择是任意的，但我们在研究物体的运动及比较运动物体间的速度大小时，应选地面或相对地面不动的物体作为参照物，也可以选择相对地面做匀速直线运动的物体，特别是研究做匀速直线运动的载体上的被载物体的运动情况，以载体为参照物，被载物体的运动不受载体运动的影响，好像物体在地面上的运动一样。如下例：

1.当火车正以4.0 m/s的速度沿直线向前行驶时，一乘客以2 m/s的速度沿火车行驶的相反方向从一车厢的一端走到另一端，车厢长20 m，问用多少时间？

分析：火车匀速直线运动，乘客起步前相对火车静止，所以，他以火车为参照物的运动不受火车运动的影响；同在地面上以 2m/s的速度走完20 m是一样的。

2.在以15 m/s的速度匀速直线行驶的汽车上，一人以40 m/s的速度水平抛出一石块与汽车方向相同，0.6s后落到前方某处，则落地点离抛出点距离是多少？

分析：汽车匀速直线运动，以汽车为参照物，向任何方向扔石块都同在地面上扔石块一样。

解：s=v石t=40 m/s·0.6 s=24 m

以上两例，均以匀速直线运动的载体为参照物，是假定载体不动，被载物体的运动同在静止的载体上或地面上的运动是一样的，从而使对物体运动的描述变得简单明了。如果上述几个问题是以地面作为参照物，那么研究起来就相当复杂，由此可见参照物选择的重要性。

下面我们分析一下水载船及船在流水中的运动速度：

1.一条小船在静水中行驶速度是2 m/s，若小船以此速度在流速为1 m/s的河水中顺水行驶，船相对于河水的速度是多少？若此小船逆水行驶，船相对于河水的速度是多少？

分析：水以一定速度流动，如同匀速直线运动的载体，船在流水中是被载物体，若以流水为参照物，是假定水静止不动，那么被载物体小船的运动同在静水中运动情况一样，无论顺水、逆水或任何方向，结果是一样的。

解：船相对于河水顺水行驶的速度是2m/s，逆水行驶速度也是2 m/s。

这样，以流水为参照物，简化了运动的形式，如果研究在流水中的两个或两个以上物体的运动，以流水为参照物，更能体现简化运动的技巧。

2.例1中设船在静止的水中的速度是6 m/s，河水流速是2 m/s，当船逆流向上时，船上救生圈落入水中，30s后才发现，立即调转船头追赶，若救生圈落入水中后立即被水冲走，则该船追上它所需时间是多少？

方法一：

分析：30s船上行距离为30s（v船-v水），30s救生圈下行的距离为30s×v水，追及时间t，救生圈下行距离v水t，追及时间船下行距离（v船+v水）t。

解：（v船+v水）t=30s（v船-v水）+30s×v水×v水t

（6m/s+2m/s）t=30s×（6m/s-2m/s）+30s×6m/s×2m/s×t

8m/s×t=120m+60m+t×2m/s

6m/s×t=180m

t=30s

方法二：

分析：因为船、救生圈都在流水中，若以流水为参照物来研究，如同在静水中发生的情况一样，也就是说，当以流水为参照物时，救生圈落水后是静止的，船以6 m/s的速度驶出30 s后离救生圈的距离是6 m/s×30 s，返回以6 m/s的速度再行驶180 m所用的时间t由此可知，船追上救生圈需30 s。

从上面几个问题的分析中，我们不难看出，同一个问题，选择不同的参照物来研究，其运动形式也不同，巧妙地选择参照物，能使看起来复杂棘手的问题，化简为繁，迎刃而解。

编辑 薛直艳