2023版高考物理一轮总复习第一章专题一运动图像追及和相遇问题课件

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图 Z1-2
A.0~5 s 内速度变化越来越慢 B.0~5 s 内和 7~12 s 内运动方向相反 C.0~5 s 内和 7~12 s 内的平均速度大小相等 D.一定能在停止前到达终点 答案:AD
类型 3 直线运动的 at 图像
【典题 3】(多选,2021 年辽宁朝阳模拟)某物体从静
止开始做直线运动,其运动的 at 图像如图 Z1-3 所示,则
a=t2-vBt1 将 t2=5 s 和其余数据代入解得 A 车的加速度大小 a= 3 m/s2. (2)两车的速度达到相等时,两车的距离达到最小,对 应于 vt 图像的 t2=5 s 时刻,此时两车已发生的相对位移 为梯形的面积,则 x=21 vB(t1+t2) 解得 x=36 m,因此,若 A、B 两车不会相撞,则两车 的距离 x0 应满足条件 x0>36 m.
图线 做匀速直线运动 运动
的直线运动
含义
交点④表示此时 交点④表示此时
交点④表示此时
三个质点有相同 三个质点有相同
三个质点相遇
的速度
的加速度
(续表)
图像
xt图像
vt图像
at图像
图线 含义
点⑤表示t1时刻 质点位移为x1(图
点⑤表示t1时刻 质点速度为v1(图 中阴影部分面积
点⑤表示t1时刻 质点加速度为a1 (图中阴影部分
认真审题,挖掘题目中的隐含条件,建立一幅物体运 分析法
动关系的情境图 函数 设相遇时间为 t,根据条件列方程,得到关于位移 x 与 判断法 时间 t 的函数关系,由此判断两物体追及或相遇情况 图像 将两个物体运动的速度—时间关系或位移—时间关系 分析法 画在同一图像中,然后利用图像分析求解相关问题
2.追及相遇的图像
v2=
1 2
×2×2
m/s=2
m/s,t=8
s
时物体速

v8 =
1 ×2×2 2
m/s- 1 2
(4+6)×2 m大速率为 8 m/s.选项 A 错误,B
正确;由于物体的加速度不断改变,故 0~2 s 内的平均速
度 v ≠ v0+vt=1 m/s,选项 C 错误;在 0~2 s 内由于加 2
尾.由题图可知,货车刹车后的位移 x 货=12 ×30×30 m= 450 m,客车刹车后的位移 x 客=21 ×40×20=400 m,由于 x货-x客=50 m>30 m,故两车会在客车停车后发生追尾, 故 D 正确.
答案:D
图线
速度v)
加速度a)
运动
含义
图线②表示质点 图线②表示质点
图线②表示质点
__静__止____
做 ___匀__速___ 直 线
做 _匀__变___速__ 直 线
运动
运动
(续表)
图像
xt图像
vt图像
at图像
图线③表示质点 图线③表示质点 图线③表示质点
向 ____负____ 方 向 做_匀__减___速__直线 做加速度__减__小__
关于该物体 0~8 s 时间内的运动,下列说法正确的是( )
A.t=2 s 时物体速度最大
B.物体的最大速率为 8 m/s
C.物体在 0~2 s 内的平均速度为 1 m/s
D.物体在 0~4 s 内的位移大于 4 m
图 Z1-3
解析:由 v=at 可知 a-t 图像的面积表示速度,则 t=
2
s
时物体速度
方法技巧 运动图像法解题的优点: (1)利用图像法解题可使解题过程简化,思路更清晰, 而且比解析法更巧妙、更灵活.在有些情况下运用解析法可 能无能为力,但使用图像法则会使人豁然开朗. (2)利用图像描述物理过程更直观.物理过程可以用文 字表述,也可以用数学式表达,还可以用物理图像描述. 如果能够用物理图像描述,一般来说会更直观且容易理解.
匀速追 匀加速
匀减速追 匀加速
开始追及时,后面物体与前面
物体间的距离在减小,当两物 体速度相等时,即t=t0时刻: ① 若 Δx = x0 , 则 恰 能 追 及 , 两 物体只能相遇一次,这也是避
免相撞的临界条件 ②若Δx<x0,则不能追及,此时 两物体最小距离为x0-Δx ③若Δx>x0,则相遇两次,设t1 时刻Δx1=x0,两物体第一次相 遇,则t2时刻两物体第二次相遇
图 Z1-1
A.2.5t0 时甲的速度大于乙的速度 B.5t0 时甲的加速度大于乙的加速度 C.6t0 时乙恰好与甲相碰 D.3t0~6t0 内两球的平均速度相等 答案:C
类型 2 直线运动的 vt 图像 【典题 2】(多选,2021 年广东揭阳月考)如图 Z1-2 所 示为某款新车在测试中做直线运动的 vt 图像,已知起点 与终点的距离为 210 m,则从图像可知该新车( )
速度不断减小,所以物体的 vt 图像是一条凸曲线,如图 D2 所示:
图 D2
曲线的面积表示位移,则在 0~2 s 内的位移 x1>
1 2
×
2×2 m=2 m,根据对称性可知在 2~4 s 内的位移 x2=x1>
2 m,则物体在 0~4 s 内的位移大于 4 m,选项 D 正确.
答案:BD
类型 4 非常规直线运动图像 【典题 4】(2021 年广东汕头月考)2018 年 10 月 24 日 港珠澳大桥正式通车运营,港珠澳大桥是“一国两制”框 架下粤港澳三地首次合作建设的世界级超大型跨海交通工 程.一辆汽车由引桥驶上大桥,开始加速通过大桥,汽车加 速的过程可看作是匀变速直线运动,其运动的xt ­t 图像如 图 Z1-4 所示.下列判断正确的是( )
甲车位移 x1=v1t+12 at2
货车位移 x2=v2t 根据几何关系有 x1=x2+L1+L2+s 代入数据解得 t=4 s
甲车完成超车至少需要的时间为 4 s. (2)假设甲车能安全超车,在 4 s 内, 甲车位移 x1=v1t+12 at2=56 m
乙车位移 x3=v3t=60 m 由于 x1+x2=116 m>110 m,故甲车不能安全超车.
(1)求 B 车运动的速度 vB 和 A 车的加速度 a 的大小. (2)若 A、B 两车不会相撞,则 A 车司机发现 B 车时(t =0)两车的距离 x0 应满足什么条件?


图 Z1-7 解:(1)在 t1=1 s 时 A 车刚启动,两车间缩短的距离 x1=vBt1 代入数据解得 B 车的速度 vB=12 m/s A 车的加速度
中阴影部分的面
面积表示质点在
积没有意义)
表示质点在0~t1 时间内的位移)
0~t1时间内的速
度变化量)
2.解答图像类问题的方法
类型 1 直线运动的 xt 图像 【典题 1】(2021 年广东深圳模拟)甲、乙两个台球从 同一位置沿同一直线被先后击出,运动位移-时间图像如 图 Z1-1 所示,则( )
的加速度,故 C 错误;AB 之间的距离 x1=v2 ·t1=v2 ·t22
=x2 2
,所以甲从过 B 点至追上乙行进的距离与 AB 距离之
比为 2,故 D 错误.
答案:B
【典题 6】如图 Z1-7 甲所示,A 车原来临时停在一水 平路面上,B 车在后面匀速向 A 车靠近,A 车司机发现后 启动 A 车,以 A 车司机发现 B 车为计时起点(t=0),A、B 两车的 vt 图像如图乙所示.已知 B 车在第 1 s 内与 A 车的 距离缩短了 x1=12 m.
【考点突破 2】货车和客车在公路上同一车道行驶, 客车在前,货车在后,突然出现紧急情况,
两车同时刹车,刚开始刹车时两车相距
30 m,刹车过程中两车的 vt 图像如图 Z1-8 所示,则下列判断正确的是( )
A.在 t=10 s 时刻两车发生追尾事故 B.在 t=10 s 时刻之前两车发生追尾事故 图 Z1-8 C.两车不会追尾,在 t=10 s 时刻两车相距距离为 50 m D.两车会在客车停止之后发生追尾事故
右做匀加速直线运动.已知甲、乙和冰车均可视为质点,甲 通过斜面与水平面的交接处(B 处)时,速度的方向改变、大 小不变,且最终甲刚好能追上乙,则( )
图 Z1-6 A.到甲刚好追上乙时,甲在水平面上和斜面上的滑行 时间一定不相等
B.到甲刚好追上乙时,甲在水平面上和斜面上的滑行 时间一定相等
C.甲在斜面上的加速度一定小于乙的加速度 D.无法求出甲从过 B 点至追上乙行进的距离与 AB 距 离之比
解析:由题可知,客车在前货车在后,如图 D3 所示,
图 D3 且 t=10 s 之前, v客>v货,故 t=10 s 时,两者相距最 远,图中阴影部分面积为 50 m,最远距离为 30 m+50 m
=80 m,故 A、B、C 错误;客车在 20 s 时停止运动,根
据对称性可知,两车的距离与 t=0 时的距离相同,不会追
③若被追赶的物体做匀减速运动,一定要注意追上前 该物体是否已经停止运动,另外还要注意最后对解的讨论 分析.
【考点突破 1】(2020 年内蒙古模拟)2020 年全国第十 四届冬季运动会在呼伦贝尔市举行.为此全市都在开展丰 富多彩的冰上运动.如图 Z1-6 所示,在游乐场的滑冰道上 有甲、乙两同学坐在冰车上进行游戏.当甲从倾角为θ的光 滑冰道顶端 A 由静止开始自由下滑时,在斜面底部 B 处的 乙通过冰钎作用于冰面,从静止开始沿光滑的水平冰道向
图 Z1-5 (1)甲车完成超车至少需要多长时间. (2)若甲车开始超车时,看到道路正前方的乙车迎面驶 来,此时二者相距 110 m,乙车速度为 54 km/h.甲车超车的 整个过程中,乙车速度始终保持不变,请通过计算分析, 甲车能否安全超车.
解:(1)设甲车经过时间 t 刚好完成超车,在时间 t 内,
A.阴影部分的面积表示
t0 2
~t0 时间内汽
车通过的位移
B.汽车运动的初速度大小为 b
C.汽车运动的加速度大小为2t0b
图 Z1-4
D.0~t0 时间内,汽车的平均速度大小为 2b
答案:B
突破 2 追及和相遇问题 1.解答追及和相遇问题的三种方法
抓住“两物体能否同时到达空间某位置”这一关键, 情境
专题一 运动图像 追及和相遇问题
突破 1 运动图像
1.三种运动图像
图像
xt 图像
图像 实例
v-t 图像
a-t 图像
(续表)
图像
xt图像
vt图像
at图像
图线①表示质点 图线①表示质点 图线①表示质点
做 ___匀__速___ 直 线 做__匀__加__速__直线 做 加 速 度 逐 渐
运 动 ( 斜 率 表 示 运 动 ( 斜 率 表 示 __增__大____ 的 直 线
解析:设甲到达 B 的时间为 t1,追上乙的时间为 t2, 水平面都是光滑的,A 到达水平面后做匀速直线运动,设 甲的速度为 v,则甲在水平面上的位移 x2=v(t2-t1) ①, 乙做匀加速直线运动,被甲追上时的速度也是 v,乙的位 移 x2=v2 t2 ②,联立①②可得 t2=2t1=2(t2-t1),可知到 甲刚好追上乙时,甲在水平面上和斜面上的滑行时间一定 相等,故 A 错误,B 正确;由以上的分析可知,甲的速度 达到 v 用的时间少,所以甲在斜面上的加速度一定大于乙
【典题 5】(2020 年安徽合肥模拟)强行超车是道路交 通安全的极大隐患之一.如图 Z1-5 是汽车超车过程的示意 图,汽车甲和货车均以 36 km/h 的速度在路面上匀速行驶, 其中甲车车身长 L1=5 m、货车车身长 L2=8 m,货车在甲 车前 s=3 m.若甲车司机开始加速从货车左侧超车,加速度 大小为 2 m/s2.假定货车速度保持不变,不计车辆变道的时 间及车辆的宽度.求:
(1)速度小者追速度大者
类型
图像
说明
匀加速 追匀速
匀速追 匀减速
匀加速追 匀减速
①t=t0以前,后面物体与前面 物体间距离增大
②t=t0时,v1=v2且两物体相距 最远为x0+Δx ③t=t0以后,后面物体与前面 物体间距离减小
④能追及且只能相遇一次
(2)速度大者追速度小者
类型
图像
说明
匀减速 追匀速
方法总结 追及和相遇问题的求解方法: (1)解题思路 分析物体 画运动 找两物体 列位移 运动过程 ⇒ 示意图 ⇒ 位移关系 ⇒ 方程
(2)解题技巧 ①紧抓“一图三式”,即:过程示意图,时间关系式、 速度关系式和位移关系式.
②审题应抓住题目中的关键字眼,充分挖掘题目中的 隐含条件,如“刚好”“恰好”“最多”“至少”等,往 往对应一个临界状态,满足相应的临界条件.
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