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【IB真题】看到这个考题, 终于明白为什么物理HL是hell level了

来源:渊学通      发布时间:

今天就为大家带来Physics HL考卷中一道看似简单,实则一点也不straightfoward,但是非常有意思的一道题。此题为2018年 Nov Physics HL paper 1的一道经典例题,难度系数为★★★☆☆


这是一道关于IB Physics Topic 2.1 Motion的题目,一名跑步运动员从静止开始(u=0),以保持不变的加速度(a=constant)完成了这场比赛。下列哪一张图是他的速度(v)随着路程(s)变化的图?那就是考察匀加速运动中v-s图是什么样的呗!

感兴趣的同学先自己试试哈~(建议用时:1分钟)


 题目精析(数学方法)


不同的解题思路往往让一道题有不同的解法,今天小编就带来两种解法,当然也欢迎大家集思广益,分享不同的解题方法!

我们可以运用数学的calculus从v-s图的斜率下手。斜率

其中dv/dt就是加速度accleration a,题干告诉我们a是一个定值,所以v-s图的斜率和t-s图的斜率成正比,走势和t-s图一样。

对于匀加速度(uniform acceleration),我们对以下三张s-t,v-t,a-t的图再熟悉不过了。

v-s图的走势和t-s图的走势一样,t-s就是s-t的inverse function,图像关于y=x对称。选项A的走势符合s-t的inverse function的走势,所以A为正确选项。


 题目精析(物理方法)

既然考查的是2.1的内容,我们就要查看data booklet2.1部分的公式啦。想要知道v-s的关系,可以通过了解v、s随着时间变化的相对快慢,来判断v-s图像的走势。因为跑步运动员从静止开始,初速度u=0,所以v=u+at可以改写为v=at,s=ut+0.5at^2可以改写为s=0.5at^2,加速度a在这里是恒定的,所以我们可以比较v和s随着时间t是怎么变化的。下图红色的函数是y=x,代表速度v随着时间的变化;蓝色的函数是y=0.5x^2,代表路程s随着时间的变化。我们可以看到两个函数相交于(2,2)这个点。当x<2时,红色的y大于蓝色的y,这就意味着当时间t小于2s,速度v比路程s变化的要快,v-s图应该更偏向于v(y轴)。当x>2时,蓝色的y大于红色的y,表示当时间t超过2s后,路程s随着时间的变化比速度v的变化更快,v-s图会更偏向s(x轴),所以图像的走势应该是先贴近y轴,后贴近x轴,答案选A。


 总结


这道题不走寻常路,没有考我们s-t、v-t或者a-t的图,而问的是v-s的图。其实我们只要掌握知识点,了解在匀加速运动中,每一项变量都是怎么变化的,举一反三,就可以画出v-s、a-s、v-a等一系列奇奇怪怪的关系图了。


大家有什么其他的解法欢迎尝试!“条条大路通罗马”,无论是什么解法,能解出正确答案的方法都是好方法!


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