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一、逆向思维法的应用
1.方法简介
很多物理过程具有可逆性(如运动的可逆性),在沿着正向过程或思维(由前到后或
由因到果)分析受阻时,有时“反其道而行之”,沿着逆向过程或思维(由后到前或
由果到因)来思考,可以化难为易、出奇制胜。解决物理问题常用的逆向思维有过
程逆向、时间反演等。
2.实例特点
刹车类问题或子弹打木块问题的特点都是匀减速至0 后保持静止,在分析问题时
都看成反向的初速度为0 的匀加速直线运动来处理。
【例1】 据统计,开车时看手机发生事故的概率是安全驾驶的23 倍,开车时打电
话发生事故的概率是安全驾驶的2.8 倍。一辆汽车在平直公路上以某一速度行驶
时,司机低头看手机3 s,相当于盲开60 m,该车遇见紧急情况,紧急刹车的距离
(从开始刹车到停下时汽车所行驶的距离)至少是20 m。根据以上提供的信息
(1)求汽车行驶的速度大小和刹车的最大加速度大小;
(2)若该车以108 km/h 的速度在高速公路上行驶时,前方150 m 处道路塌方,该车
司机低头看手机3 s 后才发现危险,已知司机的反应时间为0.6 s,刹车的加速度
与(1)问中大小相等。试通过计算说明汽车是否会发生交通事故。
解析 (1)根据
意知,低
看
题
头
3 s 手机相当于盲开60 m,由此可以知道,汽
运
车
的速度大小
动
为v== m/s=20 m/s,汽
刹
的最大加速度大小
设
车
车
为a,把刹车
程看成反方向的初速度
零的匀加速直
运
,由
过
为
线
动
v2=2ax 得a== m/s2=10
m/s2。
(2)在高速公路上汽车的速度为
v′=108 km/h=30 m/s
司机看手机
,汽
生的位移
时
车发
为
x1=v′t=30×3 m=90 m
反
内
生的位移
应时间
发
为
x2=v′Δt=30×0.6 m=18 m
刹
后汽
生的位移
车
车发
为
1
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x3== m=45 m,
所以汽
前
的距离
车
进
为
x=x1+x2+x3=153 m>150 m
所以会
生交通事故。
发
答案 (1)20 m/s 10 m/s2 (2)会发生交通事故
二、数形结合思想的应用
1.图像反映了两个变量(物理量)之间的函数关系,因此要由运动学公式推导出两
个物理量间的函数关系,从而分析图像的意义。
2.v-t 图像:图像与时间轴围成的“面积”表示位移大小。
若此“面积”在时间轴的上方,表示这段时间内的位移方向为正;若此“面积”
在时间轴的下方,表示这段时间内的位移方向为负。
【例2】 为检测某新能源动力车的刹车性能,现在平直
公路上做刹车实验,如图所示是动力车整个刹车过程中
位移与速度平方之间的关系图像,下列说法正确的是(
)
A.动力车的初速度为40 m/s
B.刹车过程动力车的加速度大小为5 m/s2
C.刹车过程持续的时间为10 s
D.从开始刹车时计时,经过6 s 动力车的位移为30 m
解析 根据v2-v=2ax,得x=v2-v,
合
像有=-
结
图
s2/m,-v=40 m,解得a
=-5 m/s2,v0=20 m/s,选项A
,
错误B 正确;刹
程持
的
车过
续
时间t==4 s,选项
C
;从开始刹
,
错误
车时计时经过6 s,力
的位移等于其在前
动
车
4 s 内的位移,即
x4=t=40 m,选项D
。
错误
答案 B
方法感悟 本
以
题
“新能源
力
动
车”
体,在平直公路上
,
刹
情境
为载
实验
创设
车
2
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得出的
以
结论
x-v2
像呈
,突破
图
现
x-t、v-t 的常
形式,刹
的
行
规
对
车
实质进
创
新探究,主要考
像信息的提取、速度位移关系式和速度
关系式的
用
查对图
时间
应
意在培养学生保
境、
源的意
,考
学生的理解能力、推理能力、分析
护环
节约资
识
查
合能力、
用数学知
理物理
的能力,体
了
综
应
识处
问题
现
对“科学
度与
任
态
责
”和
“科学思维”的考
。
查
3