参照物选择的几个原则

参照物选择的几个原则

泰州市高港实验学校蒋长春

我们要描述一个物体是否运动或怎样运动时，必须要事先选择一个假定为不动的物体作为研究对象参照的标准，这个标准就是参照物．只有选定了参照物，我们才可以假想自己就站在参照物上去观察，也才能确定其它物体的运动状态．那么，为了描述物体的运动，我们该如何选择参照物呢？从运动学角度看，参照物可以任意选择，而且所选的参照物都是平权的，但对于同一个物体运动状态的研究，选择不同的物体作为参照物，往往描述的运动情况不同．对一个具体的运动学问题，我们要根据实际情况去选择合适的物体作为参照物，通常我们从以下四个角度进行选择．

一、“一般性”原则．

所谓“一般性”原则是指在描述地面上以及地面附近的物体运动状态时，一般选择地面作为参照物，或默认地面为参照物．

我们生活在地面上，日常描述某个物体运动状态时，其实早已把地面作为“自然参照物”，而自己并没有意识到，比如“骏马奔驰”、“飞机起飞”、“滚滚长江东逝水”、“北风吹，雁雪纷纷”、“太阳东升西落”、“巍巍青山，岿然不动”、“地球同步卫星”等等．对我们来说，选择地面作为参照物，描述地面上以及地面附近的大多数物体的运动状态时，更符合我们的日常认知．

例1如图所示，电影《闪闪的红星》主题歌的前两句歌词是：“小小竹排江中游，巍巍青山两岸走”，歌词中的“竹排”是以为参照物的，“青山”是以为参照物的．

解析：本题中涉及到竹排、青山等物体．在第一句话

中，研究对象是竹排，若以另一物体青山作标准，竹排是

运动的（江中游），所以青山是参照物；在第二句话中，

研究对象是青山，若以另一物体竹排作标准，青山是运动的（两岸走），所以竹排是参照物．我们一般认为竹排运动是理所当然的，因为竹排选择的参照物是地面；而说青山运动，有点匪夷所思，因为青山选择的参照物不是地面而是竹排，不符合我们的日常认知．如果都选地面作为参照物，那么竹排是运动的、青山是静止的．歌词中，只不过是词作者巧妙地将“青山”与“竹排”互为参照物，

给我们创造了一个具有诗情画意的动态意境罢了．

二、“需求性”原则．

参照物的选择虽然是任意的，但不能随意，有时我们要根据实际情况和需求来选择恰当的物体作为参照物．

例2 2012年6月，天宫一号与神舟九号手

控交会对接成功．自动与手动对接的真正区别，就

是最后那140米是否有人来操作飞船完成，航天员

通过操作姿态和平移控制手柄，瞄准目标飞行器十

字靶标，控制飞船逐步接近目标飞行器，直至对接

机构接触，完成手控交会对接．这一过程中神舟九号是以为参照物的．解析：神九飞船和天宫一号飞行速度每小时超过上万公里，对接时要求接近的速度是0.2m/s，角度偏差1°之内，横向偏差在0.2m到0.3m．神九飞船必须以天空一号作为参照标准即参照物，才能完成交会对接，以地面作为参照物已经失去意义，无法满足需求．当然，这里所说的“神九飞船和天宫一号飞行速度每小时超过上万公里”是选择的地面作为参照物、“神九飞船接近的速度是0.2m/s”是选择天宫一号作为参照物．

根据“需求性”原则选择参照物的还有“空中加油”时受油机以加油机为参照物、“风洞试验”中的飞机模型以“风”作为参照物等等．

三、“方便性”原则．

“方便性”原则是指从方便出发选择参照物以简化物体运动的研究．如果所选参照物不恰当，有时会使问题变得很复杂．

例3一只木箱漂浮在水中，随平稳流动的河水向下游飘去．在木箱的上游和下游各有一条小船，两船到木箱的距离相等，当两船同时划向木箱，两船在静水中的速度相等并大于水流速度，那么（）

A．上游的小船会先打捞到木箱B．下游的小船会先打捞到木箱

C．两船会同时到达木箱处D．条件不足，无法确定

解析：

（一）选择河岸（地面）作为参照物．设两船到木箱的距离为d，水流速度为v0，两船在静水中的速度为v，那么上游小船的速度就为v＋v0，下游小船的

速度为v－v0．

假设经过时间t1上游小船能赶上木箱，木箱运动的路程为s0，上游小船运动的路程为s1．

那么s1=（v＋v0）t1；s0= v0 t1；s1=d＋s0

解得：t1=d/v

同理可设经过时间t2下游小船与木箱相遇，木箱运动的路程为s/0，下游小船运动的路程为s2．

那么s2=（v－v0）t2；s/0= v0 t2；s2=d－s/0

解得：t2=d/v

由于t1= t2，故应该选C．

（二）选择流水作为参照物．木箱是静止的，两船的速度大小相等且到木箱的距离也相等，故它们到达木箱所用的时间就相等，即两船会同时到达木箱．很显然，该题若选地面作为参照物，涉及船速、水速，上游的船与木箱做追击运动、下游的船与木箱做相遇运动，运动情况比较复杂；若选流水作为参照物，则木箱是静止的，两船都向木箱做简单的匀速直线运动且速度相等，我们就很容易得到答案了．

四、“同一性”原则．

当研究多个物体相对运动时，分析研究对象的运动过程往往要选择同一物体作为参照物，这就是“同一性”原则．

在例3中，有的同学会认为木箱随水顺流而下，而下游的船与木箱相遇所走的路程小于上游的船追上木箱所走的路程，由于两船速度相等，从而得出下游的小船先捞到木箱的结论．

该结论当然是错误的，错误的原因就在于分析研究对象的运动过程没有选择同一物体作为参照物，“下游的船与木箱相遇所走的路程小于上游的船追上木箱所走的路程”这一运动过程所选的参照物是地面，而“两船速度相等”所选的参照物是河水．当研究多个物体相对运动时，我们应该从系统的高度去认识系统中

各个物体的运动，即研究对象的运动过程要选择同一物体作为参照物，这样才能得出正确的结论．

总之，在描述物体的运动情况时，无论是否提到参照物，参照物总是存在的，这就是参照物的客观性．虽然参照物的选择可以是任意的，但也是有原则的，我们要从符合日常认知、实际需求和简单方便等角度去选择合适、恰当的物体作为参照物．

（发表于《初中生世界》2013年第1-2期）