【典例】2020年3月19日举办了世界女子冰壶锦标赛循环赛。如图甲所示为比赛中的运动员推出冰壶的动作。如图乙所示,一冰壶以速度v垂直进入两个相同的矩形区域做匀减速运动,且刚要离开第二个矩形区域时速度恰好为零。求:
(1)冰壶依次进入每个矩形区域时的速度之比;
(2)冰壶穿过每个矩形区域所用的时间之比。(冰壶可看成质点)
【解题探究】
(1)把冰壶的运动看成逆向的初速度为零的匀加速直线运动,通过两段连续相同位移的速度之比为多少?
提示:1∶。
(2)把冰壶的运动看成逆向的初速度为零的匀加速直线运动,通过两段连续相同位移的时间之比为多少?
提示:1∶(-1)。
【解析】(1)把冰壶的运动看成逆向的初速度为零的匀加速直线运动,冰壶通过两矩形区域位移相等,由推论可知从右向左穿过矩形的速度之比为1∶,
则冰壶实际运动依次进入每个矩形区域的速度之比为v1∶v2=∶1。
(2)把冰壶看成从右向左做初速度为零的匀加速直线运动,由推论知通过每个矩形区域的时间之比为1∶(-1);则冰壶实际穿过每个矩形区域所用的时间之比为t1∶t2=(-1)∶1。
答案:(1)∶1 (2)(-1)∶1
利用匀变速直线运动比例关系解题的技巧
(1)对于末速度为零的匀减速直线运动,可把它看成逆向的初速度为零的匀加速直线运动,应用比例快速解题。
(2)对于初速度和末速度均不为零的匀变速直线运动,可以掐段应用比例,如位移之比5∶7∶9∶11。
1.(2021·温州高一检测)如图所示,在水平面上固定着三个完全相同的木块,一颗子弹(可视为质点)以水平速度v0射入木块,若子弹在木块中做匀减速直线运动,刚穿透第三个木块时速度恰好为零,若子弹依次射入每个木块时的速度分别为v1、v2、v3,穿过每个木块所用的时间分别为t1、t2、t3,则( )
A.v1∶v2∶v3=1∶2∶3
B.v1∶v2∶v3=3∶2∶1
C.t1∶t2∶t3=1∶∶
D.t1∶t2∶t3=(-)∶(-1)∶1
【解析】选D。子弹匀减速穿过三个木块,末速度为零,我们假设子弹从右向左做初速度为零的匀加速直线运动。则子弹依次穿过3、2、1三木块所用时间之比:t3∶t2∶t1=1∶(-1)∶(-);子弹依次穿过123三木块所用时间之比为(-)∶(-1)∶1,故C错误,D正确。根据v2=2ax知,穿过第三块、穿过第二块、穿过第一块木块的速度之比为1∶∶,则v1∶v2∶v3=1∶∶∶1。故A、B错误。
2.(多选)一观察者站在第一节车厢前端,当列车从静止开始做匀加速运动时(设每节车厢的长度相同,车厢间间隙可以不计)( )
A.每节车厢末端经过观察者的速度之比是1∶∶∶…∶
B.每节车厢末端经过观察者的速度之比是1∶2∶3∶…∶n
C.在相等时间里经过观察者的车厢数之比是1∶3∶5∶…∶(2n-1)
D.在相等时间里经过观察者的车厢数之比是1∶2∶3∶…∶n
【解析】选A、C。设每节车厢长为l,由v2=2ax得第一节车厢末端经过观察者时v1=,同理,第二节车厢末端经过观察者时v2=,…,第n节车厢末端经过观察者时vn=,所以有v1∶v2∶v3∶…∶vn=1∶∶∶…∶,选项A正确;由推论知相等时间里的位移之比是1∶3∶5∶…∶(2n-1),又每节车厢的长度相同,车厢间间隙可以不计,故相等时间里经过观察者的车厢数之比是1∶3∶5∶…∶(2n-1),选项C正确。