高一物理-追击与相遇问题

第一章匀变速直线运动追击和相遇问题甲一定能追上乙，v甲=v乙的时刻为甲、乙有最大距离的时刻。一、几种典型追击问题vtot0甲乙甲的初速度大于乙的速度例1：一辆汽车在十字路口等候绿灯，当绿灯亮时汽车以3m/s2的加速度开始加速行驶，恰在这时一辆自行车以6m/s的速度匀速驶来，从后边超过汽车。试求：汽车从路口开动后，在追上自行车之前经过多长时间两车相距最远？此时距离是多少？x汽x自△x问：汽车经过多少时间能追上自行车?此时汽车的速度是多大?汽车运动的位移又是多大？方法一：公式法当汽车的速度与自行车的速度相等时，两车之间的距离最大。设经时间t两车之间的距离最大。则自汽vatvssavt236自x汽x自△xmmmattvxxxm62321262122自汽自那么，汽车经过多少时间能追上自行车?此时汽车的速度是多大?汽车运动的位移又是多大？221aTTv自savt42自smaTv/12汽maTs24212＝汽方法二：图象法解：画出自行车和汽车的速度-时间图线，自行车的位移x自等于其图线与时间轴围成的矩形的面积，而汽车的位移x汽则等于其图线与时间轴围成的三角形的面积。两车之间的距离则等于图中矩形的面积与三角形面积的差，不难看出，当t=t0时矩形与三角形的面积之差最大。v/ms-1自行车汽车t/so6t03tan60tmmxm66221v-t图像的斜率表示物体的加速度当t=2s时两车的距离最大st20动态分析随着时间的推移,矩形面积(自行车的位移)与三角形面积(汽车的位移)的差的变化规律α选自行车为参照物，以汽车相对地面的运动方向为正方向，汽车相对自行车沿反方向做匀减速运动v0=-6m/s，a=3m/s2，两车相距最远时vt=0对汽车由公式得asvvt2202mmavvst632)6(022202atvvt0ssavvtt23)6(00对汽车由公式得表示汽车相对于自行车是向后运动的，其相对于自行车的位移为向后6m。方法三：相对运动法以B为参照物,公式中的各个量都应是相对于B的物理量.注意物理量的正负号。方法四：二次函数极值法设经过时间t汽车和自行车之间的距离Δx，则x汽x自△x2223621ttattvx自时当s2)23(26tm6)23(462mx那么，汽车经过多少时间能追上自行车?此时汽车的速度是多大?汽车运动的位移又是多大？02362ttxsT4smaTv/12汽maTs24212＝汽判断v甲=v乙的时刻甲乙的位置情况：①若甲在乙前，则追上，并相遇两次；②若甲乙在同一处，则甲恰能追上乙；③若甲在乙后面，则甲追不上乙，此时是相距最近的时候。v乙甲tot0vtot0乙甲甲的速度大于乙的初速度甲的初速度大于乙的速度例2：A火车以v1=20m/s速度匀速行驶，司机发现前方同轨道上相距100m处有另一列火车B正以v2=10m/s速度匀速行驶，A车立即做加速度大小为a的匀减速直线运动。要使两车不相撞，a应满足什么条件？方法一：公式法两车恰不相撞的条件是两车速度相同时相遇。由A、B速度关系：由A、B位移关系：21vatv022121xtvattv2220221m/s5.0m/s1002)1020(2)(xvva2/5.0sma则方法二：图象法v/ms-1BAt/so10t020100)1020(210tst2002/5.0201020sma2/5.0sma则以B车为参照物，A车的初速度为v0=10m/s，以加速度大小a减速，行驶x=100m后“停下”，末速度为vt=0。02022axvvt2220202/5.0/10021002smsmxvvat2/5.0sma以B为参照物,公式中的各个量都应是相对于B的物理量.注意物理量的正负号。方法三：相对运动法方法四：二次函数极值法022121xtvattv代入数据得010010212tat另解若两车不相撞，其位移关系应为2/5.0sma则0214)10(1002142aa其图像(抛物线)的顶点纵坐标必为正值,故有列方程022121xtvattv代入数据得010010212tat∵不相撞∴△00100214100a2/5.0sma则二、相遇1、同向运动的两物体的追击即相遇；2、相向运动的物体，当各自位移大小之和等于开始时两物体的距离，即相遇。三、解题思路讨论追击、相遇的问题，其实质就是分析讨论两物体在相同时间内能否到达相同的空间位置的问题。1、两个关系：时间关系和位移关系2、一个条件：两者速度相等两者速度相等，往往是物体间能否追上，或两者距离最大、最小的临界条件，是分析判断的切入点。四、相遇和追击问题的常用解题方法1、画运动示意图，分析两个物体的运动性质，找出两物体间的位移、时间关系；2、仔细审题，挖掘临界条件，联立方程；3、利用公式法、图像法、二次函数求极值法、相对运动法求解。例3：某人骑自行车，v1=4m/s，某时刻在他前面7m处有一辆以v2=10m/s行驶的汽车开始关闭发动机，a=2m/s2，问此人多长时间追上汽车?例4：两辆完全相同的汽车，沿水平直路一前一后匀速行驶，速度均为v，若前车突然以恒定加速度刹车，在它刚停止时，后车以前车刹车时的加速度开始刹车，已知前车在刹车过程中行驶距离S，在上述过程中要使两车不相撞，则两车在匀速运动时，保持的距离至少应为。