用运动图象巧解直线运动问题

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  质点沿光滑斜面无初速下滑,第一次从A至B,第二次从A至C再到D,B、D在同一水平面,AB=AC+CD,如图2所示。质点在C处不损失能量,两次下滑时间分别为t1与t2,则 由于在下滑过程中不损失机械能,因此质点到达B点和D点的速度均为v,如图3所示,即两次下滑的v-t图线的终点均应落在直线vF上。OF为第一次下滑的v-t图线,OG为第二次下滑AC段的图线,由于AC段的加速度比AB段大,OG的斜率比OF的斜率大。GH为CD段图线,H落在vF上,H可能在F的左边、右边或与F重合;若H正好与F重合,那么四边形OGHt1的面积比三角形OFt1的面积大,这说明第二次下滑的路程较长,这与AB=AC+CD相矛质,所以H不可能与F重合,即t1不可能等于t2。
  若H在F的右边,如图4GH与OF的交点为M,过M作MN∥vH,连FN,FN与MH交于K,Ft1与MH交于I.△FMH与△FNH同底等高,两者面积相等,去掉公共部分△FKH的面积,可得△MKF与△HKN的面积相等。两次下滑的v-t图线包围的面积,公共重叠的部分是四边形OMIt1,第一次下滑的v-t图中不重叠部分只有△MFI,而它的面积S△MFIt2,(A)选项正确。
  辅导老师:陈 龙
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