追及与相遇问题(详解)
(完整版)追及与相遇问题(含答案)
追及与相遇问题1、追及与相遇的实质研究的两物体能否在相同的时刻到达相同的空间位置的问题。
2、理清两大关系:时间关系、位移关系。
3、巧用一个条件:两者速度相等;它往往是物体间能否追上或(两者)距离最大、最小的临界条件,也是分析判断的切入点。
4、三种典型类型(1)同地出发,初速度为零的匀加速直线运动A 追赶同方向的匀速直线运动B①当 B A v v =时,A 、B 距离最大;②当两者位移相等时, A 追上B ,且有B A v v 2=(2)异地出发,匀速直线运动B 追赶前方同方向的初速度为零的匀加速直线运动A判断B A v v =的时刻,A 、B 的位置情况①若B 在A 后面,则B 永远追不上A ,此时AB 距离最小②若AB 在同一处,则B 恰能追上A③若B 在A 前,则B 能追上A ,并相遇两次(3)异地出发,匀减速直线运动A 追赶同方向匀速直线运动B①当B A v v =时,A 恰好追上B ,则A 、B 相遇一次,也是避免相撞刚好追上的临界条件;②当B A v v =时,A 未追上B ,则A 、B 永不相遇,此时两者间有最小距离;③当B A v v >时,A 已追上B ,则A 、B 相遇两次,且之后当两者速度相等时,两者间有最大距离。
5、解追及与相遇问题的思路(1)根据对两物体的运动过程分析,画出物体运动示意图(2)根据两物体的运动性质,(巧用“速度相等”这一条件)分别列出两个物体的位移方程,注意要将两物体的运动时间的关系反映在方程中(3)由运动示意图找出两物体位移间的关联方程(4)联立方程求解注意:仔细审题,充分挖掘题目中的隐含条件,同时注意t v -图象的应用【典型习题】【例1】在十字路口,汽车以0.5m/s 2的加速度从停车线启动做匀加速运动,恰好有一辆自行车以5m/s 的速度匀速驶过停车线与汽车同方向行驶,求:(1)汽车追上自行车之前,什么时候它们相距最远?最远距离是多少?(2)在什么地方汽车追上自行车?追到时汽车的速度是多大?【练习1】一辆值勤的警车停在公路边,当警员发现从他旁边以s m v 80=的速度匀速行驶的货车有违章行为时,决定前去追赶。
第12讲 追及和相遇问题(解析版)
第12讲 追及和相遇问题甲、乙两人沿平直的公路进行自行车追逐比赛,他们初始在同一位置A ,某时刻甲以12m/s 的速度从A 位置开始匀速运动,经过时间2s 后,乙再从A 位置出发追赶甲,乙先做初速度为零的匀加速直线运动,加速度大小为23m/s ,速度达到15m/s 后做匀速直线运动。
(1)求乙追上甲之前,甲、乙间的最大距离; (2)经过多少时间乙才能追上甲?【答案】(1)4s ;(2)20.5s 【解析】(1)乙出发时,甲运动的位移1124m x vt ==乙追上甲之前,当甲、乙速度相等时,它们间距离最大,设乙运动的时间为2t ,有2v at =解得24s t =甲乙相距的最大距离122m 48m 2vs x vt t =+-=(2)乙加速到最大速度所用的时间为m35s v t a== 设乙运动4t 时间追赶上甲,则()2143m 4312x vt at v t t +=+- 解得420.5st1.追及相遇问题两物体在同一直线上一前一后运动,速度相同时它们之间可能出现距离最大、距离最小或者相遇(碰撞)的情况,这类问题称为追及相遇问题.2.分析追及相遇问题的思路和方法(1)讨论追及相遇问题的实质是分析两物体能否在同一时刻到达同一位置,注意抓住一个条件、用好两个关系.一个条件速度相等这是两物体是否追上(或相撞)、距离最大、距离最小的临界点,是解题的切入点两个关系时间关系和位移关系通过画示意图找出两物体位移之间的数量关系,是解题的突破口(2)常用方法物理分析法抓住“两物体能否同时到达同一位置”这一关键,认真审题,挖掘题中的隐含条件,建立物体运动关系的图景,并画出运动情况示意图,找出位移关系图像法将两者的v-t图像画在同一坐标系中,然后利用图像分析求解数学分析法设从开始到相遇的时间为t,根据条件列位移关系方程,得到关于t的一元二次方程,用判别式进行讨论.若Δ>0,即有两个解,说明可以相遇两次;若Δ=0,说明刚好追上或相遇;若Δ<0,说明追不上或不能相碰例题1.平直公路上有甲、乙两辆汽车,甲以0.5 m/s2的加速度由静止开始行驶,乙在甲的前方200 m处以5 m/s的速度做同方向的匀速运动,问:(1)甲何时追上乙?甲追上乙时的速度为多大?此时甲离出发点多远?(2)在追赶过程中,甲、乙之间何时有最大距离?这个距离为多少?【答案】(1)40 s20 m/s400 m(2)10 s225 m【解析】(1)设甲经过时间t 追上乙,则有x 甲=12a 甲t 2,x 乙=v 乙t ,根据追及条件,有12a 甲t 2=x 0+v 乙t ,代入数据解得t =40 s 和t =-20 s(舍去) 这时甲的速度v 甲=a 甲t =0.5×40 m/s =20 m/s 甲离出发点的位移x 甲=12a 甲t 2=12×0.5×402 m =400 m.(2)在追赶过程中,当甲的速度小于乙的速度时,甲、乙之间的距离仍在继续增大;但当甲的速度大于乙的速度时,甲、乙之间的距离便不断减小;当v 甲=v 乙,甲、乙之间的距离达到最大值.由a 甲t ′=v 乙,得t ′=v 乙a 甲=50.5 s =10 s ,即甲在10 s 末离乙的距离最大.x max =x 0+v 乙t ′-12a 甲t ′2=200 m +5×10 m -12×0.5×102 m =225 m.对点训练1. 汽车以20 m/s 的速度在平直公路上行驶时,制动后40 s 停下来.现在同一平直公路上以20 m/s 的速度行驶时发现前方200 m 处有一货车以6 m/s 的速度同向匀速行驶,司机立即制动,则:(1)求汽车刹车时的加速度大小;(2)是否发生撞车事故?若发生撞车事故,在何时发生?若没有撞车,两车最近距离为多少? 【答案】(1)0.5 m/s 2 (2)不会相撞 4 m 【解析】(1)汽车制动加速度大小a =v At =0.5 m/s 2(2)当汽车减速到与货车共速时t 0=v A -v Ba =28 s汽车运动的位移x 1=v A 2-v B 22a =364 m此时间内货车运动的位移为x 2=v B t 0=168 m Δx =x 1-x 2=196 m <200 m ,所以两车不会相撞.此时两车相距最近,最近距离Δs =x 0-Δx =200 m -196 m =4 m.例题2. 甲、乙两汽车在同一条平直公路上同向运动,其速度-时间图像分别为如图所示的甲、乙两条图线。
(完整版)相遇问题与追及问题
相遇与追及问题一、学习目标1.理解相遇与追及的运动模型,掌握相遇与追及这两种情况下路程、时间、速度这三个基本量之间的关系.会利用这个关系来解决一些简单的行程问题.2.体会数形结合的数学思想方法.二、主要内容1.行程问题的基本数量关系式:路程二时间X速度;速度二路程F时间;时间二路程F速度.2.相遇问题的数量关系式:相遇路程二相遇时间X速度和;速度和二相遇路程F相遇时间;相遇时间二相遇路程F速度和.3.追及问题的数量关系式:追及距离二追及时间X速度差;速度差二追及距离F追及时间;追及时间二追及距离F速度差.4.能熟练运用路程、时间、速度这三个基本量的关系,结合图形分析,解决一些简单的行程问题.三、例题选讲例1两辆汽车同时分别从相距500千米的A,B两地出发,相向而行,速度分别为每小时40千米和每小时60千米.求几小时后两车相遇.例2甲车在乙车前200千米,同时出发,速度分别为每小时40千米与60千米.问多少小时后,乙车追上甲车.例3一辆公共汽车和一辆小轿车同时从相距598千米的两地相向而行.公共汽车每小时行40千米,小轿车每小时行52千米,问几小时后两车相距138千米?例4甲、乙两辆汽车同时从东、西两地相向开出,甲车每小时行56千米,乙车每小时行48千米,两车在离中点32千米处相遇.求东、西两地相距多少千米?例6一辆卡车和一辆摩托车同时从A、B两地相对开出,两车在途中距A地60千米处第一次相遇•然后,两车继续前进,卡车到达B地,摩托车到达A地后都立即返回,两车又在途中距B地30千米处第二次相遇.求A、B两地相距多少千米?例7甲、乙、丙三人进行100米赛跑•当甲到达终点时,乙离终点还有20米,丙离终点还有40米.如果甲、乙、丙赛跑的速度都不变,那么当乙到达终点时,丙离终点还有多远?例8小明步行上学,每分行75米,小明离家12分后,爸爸骑单车去追,每分行375米.问爸爸出发多少分后能追上小明?例9解放军某部快艇追击敌舰,追到A岛时,敌舰已逃离该岛15分钟,已测出敌舰每分钟行驶1000米,解放军快艇每分钟行驶1360米,在距离敌舰600米处可开炮射击.问解放军快艇从A岛出发经过多少分钟就可以开炮射击敌舰?例10甲、乙两人在环形跑道上以各自的不变速度跑步,如果两人同时从同地相背而行乙跑4分钟后两人第一次相遇,已知甲跑一周需6分钟,那么乙跑一周需要多少分钟?例11两名运动员在湖周围环形道上练习长跑,甲每分跑250米,乙每分跑200米,两人同时从两地同向出发,经过45分甲追上乙,如果两人同时同地反向出发,经过多少分两人相遇?例12甲、乙两人在相距90米的直路上来回跑步,甲的速度是每秒3米,乙的速度是每秒2米,如果她们同时分别从直路两端点出发,跑了6分,那么,这段时间内,两人共迎面相遇了多少次?巩固练习:1、甲、乙两站相距980千米,两列火车由两站相对开出,快车每小时行50千米,慢车每小时行多少千米,两车经10小时能相遇?2、甲车每小时行60千米,1小时后,乙车紧紧追赶,速度为每小时80千米,几小时后乙车可追上甲车?3、早晨6时,有一列货车和一列客车同时从相距360千米的甲、乙两城相对开出,中途相遇,这期间,货车停车一次60分钟,客车停车两次各30分钟,已知货车每小时行42千米,客车每小时行78千米,问两车在几点钟相遇?4、东、西两镇相距240千米,一辆客车从上午8时从东镇开往西镇,一辆货车在上午9时从西镇开往东镇,到正午12点,两车恰好在两镇间的中点相遇,如果两车都从上午8时由两地相向开出,速度不变,到上午10时,两车还相距多少千米?5、骑单车从甲地到乙地,以每小时10千米的速度行进,下午1点到,以每小时15千米的速度行进,上午11点到.如果希望中午12点到,那么应以怎样的速度行进呢?6、某人由甲地去乙地,如果他从甲地先骑摩托车行了12小时,再换骑自行车行9小时,恰好到达乙地.如果他从甲地先骑自行车行了21小时,再换骑摩托车行8小时,也恰好到达乙地.问:全程骑摩托车需要多少小时才能到达乙地?7、兄妹两人同时由家上学,哥哥每分钟走90米,妹妹每分钟走60米,哥哥到校门口时,发现忘了带课本,立即沿原路返回去取,行至离校门口180米处与妹妹相遇,他们家离学校多少米?8、兄妹两人在周长300米的圆形水池边玩.从同一地点同时背向饶水池而行.哥哥每分钟走13米,妹妹每分钟走12米.他们第5次相遇时,哥哥共走了多长的路?课后作业:1.甲以每小时4千米的速度步行去学校,乙比甲晚4小时骑自行车从同一地点出发去追甲,乙每小时行12千米,乙多少小时可追上甲?2.小张从家到公园,原打算每分钟走50米,为了提早10分钟到,他把速度加快,每分钟走75米.小张家到公园有多少米?3.父亲和儿子都在某厂工作,他们从家里出发步行到工厂,父亲用40分钟,儿子用30分钟.如果父亲比儿子早5分钟离家,问儿子用多少分钟可赶上父亲?4.解放军某部小分队,以每小时6千米的速度到某地执行任务,途中休息30分后继续前进,在出发5.5小时后,通讯员骑摩托车以56千米的速度追赶他们。
追及与相遇问题知识详解及典型例题
追及与相遇问题知识详解及典型例题精品知识要点追及和相遇问题主要涉及在同一直线上运动的两个物体的运动关系,所应用的规律是匀变速直线运动的相关规律;追及、相遇问题常常涉及到临界问题,分析临界状态,找出临界条件是解决这类问题的关键;速度相等是物体恰能追上或恰不相碰、或间距最大或最小的临界条件;在两物体沿同一直线上的追及、相遇或避免碰撞问题中关键的条件是:两物体能否同时到达空间某位置;因此应分别对两物体研究,列出位移方程,然后利用时间关系、速度关系、位移关系解出;解答追及、相遇问题时要特别注意明确两物体的位移关系、时间关系、速度关系,这些关系是我们根据相关运动学公式列方程的依据;1. 追及追和被追的两者的速度相等常是能追上、追不上、二者距离有极值的临界条件;如匀减速运动的物体追从不同地点出发同向的匀速运动的物体时,若二者速度相等了,还没有追上,则永远追不上,此时二者间有最小距离;若二者相遇时追上了,追者速度等于被追者的速度,则恰能追上,也是二者避免碰撞的临界条件;若二者相遇时追者速度仍大于被追者的速度,则被追者还有一次追上追者的机会,其间速度相等时二者的距离有一个较大值;再如初速度为零的匀加速运动的物体追从同一地点出发同向匀速运动的物体时,当二者速度相等时二者有最大距离,位移相等即追上;“追上”的主要条件是两个物体在追赶过程中处在同一位置,常见的情形有三种:一是初速度为零的匀加速运动的物体甲追赶同方向的匀速运动的物体乙时,一定能追上,在追上之前两者有最大距离的条件是两物体速度相等,即v甲=v乙;二是匀速运动的物体甲追赶同方向做匀加速运动的物体乙时,存在一个恰好追上或恰好追不上的临界条件:两物体速度相等,即v甲>v乙,此临界条件给出了一个判断此种追赶情形能否追上的方法,即可通过比较两物体处在同一位置时的速度大小来分析,具体方法是:假定在追赶过程中两者能处在同一位置,比较此时的速度大小,若v甲>v乙,则能追上去,若v甲<v乙,则追不上,如果始终追不上,当两物体速度相等时,两物体的间距最小;三是匀减速运动的物体追赶同方向的匀速运动的物体时,情形跟第二种相类似;两物体恰能“相遇”的临界条件:两物体处在同一位置时,两物体的速度恰好相同;2. 相遇同向运动的两物体追及即相遇,分析同1;相向运动的物体,当各自发生的位移的绝对值的和等于开始时两物体间的距离时即相遇;三. 解题方法指导:1. 解“追及”“相遇”问题的思路:解决“追及”和“相遇”问题大致分为两种方法,即数学方法和物理方法求解过程中可以有不同的思路,例如考虑图象法等等;解题的基本思路是:① 根据对两物体运动过程的分析,画出物体的运动示意图;② 根据两物体的运动性质,分别列出两个物体的位移方程;注意要将两物体运动时间的关系反映在方程中;③ 由运动示意图找出两物体位移间关联方程;④ 联立方程求解;运动物体的追赶、相遇问题,一般解法较多:解析法、图象法、极值法等;应适当地做些一题多解的练习,以开启思路,培养发散思维的能力;但平时训练仍应以物理意义突出的解析法为主;通过适当的练习后,总结一下追赶、相遇、避碰问题的特点、分析方法,特别是对其中所涉及的“相距最远”、“相距最近”、“恰好不相碰”等临界问题,应在思考的基础上总结出临界状态的特点,找出临界条件;2. 分析“追及”“相遇”问题应注意:① 分析“追及”“相遇”问题时,一定要抓住一个条件,两个关系:一个条件是两物体的速度满足的临界条件,如“两物体距离最大、最小,恰好追上或恰好追不上等”;两个关系是时间关系和位移关系;其中通过画草图找到两物体位移之间的数量关系,是解题的突破口,也是解题常用方法;因此,在学习中一定要养成画草图分析问题的良好习惯,对帮助我们理解题意,启迪思维大有裨益;养成根据题意画出物体运动示意图的习惯;特别对较复杂的运动,画出草图可使运动过程直观,物理图景清晰,便于分析研究;② 分析研究对象的运动过程,搞清整个运动过程按运动性质的转换可分为哪几个运动阶段,各个阶段遵循什么规律,各个阶段间存在什么联系;特别是,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停止运动;③ 仔细审题,注意抓住题目中的关键字眼,充分挖掘题目中的隐合条件,如“刚好”、“恰巧”、“最多”、“至少”等;往往对应一个临界状态,由此找出满足相应的临界条件;还要注意:由于公式较多,且公式间有相互联系,因此,题目常可一题多解;解题时要思路开阔,联想比较,筛选最简捷的解题方案;解题时除采用常规的公式解析法外,图象法、比例法、极值法、逆向转换法如将一匀减速直线运动视为反向的匀加速直线运动等也是解题中常用的方法;典型例题例1 火车以速度v1向前行驶;司机忽然发现,在前方同一轨道上距车为s处有另一辆火车,它沿相同的方向以较小的速度v2作匀速运动,于是他立即使车作匀减速运动,加速度大小为a,要使两车不致相撞,则a应满足的关系式为_____________________;分析:司机使火车作匀减速运动,当后面的火车与前方火车时的速度相等时,两车再也不能接近了,也就是后面的火车与前面火车的速度相等时,后面火车的位移与前面火车的位移之差要小于s时,两车才不致相撞,本题解法中有四种;解法一:当两车速度相等时,两车没有相撞,以后再也不会相撞,前车减速的时间为t,则解法二:以前车为参照系,后车的速度为,当后车的速度减为零时,其位移小于s,两车不会相撞,即解法三:作出两车运动的速度—时间图像如图所示,由图像可知:在两图像相交前与时间轴所围面积之差即图中阴影部分小于s时,两车不会相撞;即解法四:后车的位移为,前车的位移为,要使两车不相撞,即说明此二次函数无解,即以上四种解法中,以第二种解法最简捷;例2 甲、乙两车相距s,同时同向运动,乙在前面做加速度为a1、初速度为零的匀加速运动,甲在后面做加速度为a2、初速度为v的匀加速运动,试讨论两车在运动过程中相遇次数与加速度的关系;解析:由于两车同时同向运动,故有v甲=v+a2t,v乙=a1t① 当a1<a2时,a1t<a2t,可得两车在运动过程中始终有v甲> v乙,由于原来甲在后,乙在前,所以甲、乙两车的距离在不断缩短,经过一段时间后甲车必然超过乙车,且甲超过乙后相距越来越大,因此甲、乙两车只能相遇一次;② 当a1=a2时,al t=a2t,可得v甲>v乙,因此甲、乙两车也只能相遇一次:③ 当a1>a2时,a1t>a2t,v甲和v 乙的大小关系会随着运动时间的增加而发生变化,刚开始,a 1t 和a 2t 相差不大且甲有初速v 0,所以,v 甲>v 乙,随着时间的推移,a 1t 和a 2t 相差越来越大;当a l t —a 2t=v 0时,v 甲=v 乙,接下来a 1t —a 2t>v 0,则有v 甲<v 乙,若在v 甲=v 乙之前,甲车还没有超过乙车,随后由于v 甲<v 乙,甲车就没有机会超过乙车,即两车不相遇;若在v 甲=v 乙时,两车刚好相遇,随后v 甲=v 乙,甲车又要落后乙车,这样两车只能相遇一次;若在v 甲=v 乙前甲车己超过乙车,即已相遇过一次,随后由于v 甲<v 乙,甲、乙距离又缩短,直到乙车反超甲车时,再相遇一次,别两车能相遇两次;解法一:由于x 甲=v 0t+a 2t 2,x 乙=a 1t 2,相遇时有x 甲—x 乙=x,则:v 0t+a 2t 2-a 1t 2=x,a 1—a 2t 2—v 0t+x=0所以t= ①① 当a 1<a 2 时,①式t 只有一个正解,别相遇一次;② 当a 1=a 2 时,x 甲—x 乙= v 0t 十a 2t 2—a 1t 2=v 0t=x,所以t=,t 只有一个解,则相遇一次;③ 当a 1>a 2 时,若<2a 1—a 2x,①式无解,即不相遇,若=2a 1—a 2x,①式t 只有一个解,即相遇一次;若>2a 1—a 2x,①式t 有两个正解,即相遇两次;解法二:利用v —t 图象求解,① 当a 1<a 2时,甲、乙两车的运动图线分别为如右上图中:的I 和Ⅱ,其中划斜线部分的面积表示t 时间内甲车比乙车多发生的位移,若此面积为S,则t 时刻甲车追上乙车而相遇,以后在相等时间内甲车发生的位移都比乙车多,所以只能相遇一次;② 当a1<a2时,甲、乙两车的运动图线分别为如上左图中的I和Ⅱ,讨论方法同①,所以两车也只能相遇一次;③ 当a1=a2时,甲、乙两车的运动图线分别为如上右图中的I和Ⅱ,其中划实斜线部分的面积表示甲车比乙车多发生的位移;若划实斜线部分面积小于S,则不能相遇;若划实斜线部分面积等于S,说明甲车刚追上乙车又被反超,则相遇一次;若划实斜线部分的面积大于s,如图中0─t1内划实斜线部分的面积为S,说明t1时刻甲车追上乙车,以后在t1—t时间内,甲车超前乙车的位移为t1─t时间内划实斜线部分的面积,随后在t─t2时间内,乙车比甲车多发生划虚线部分的面积,如果两者相等,则t2时刻乙车反超甲车,故两车先后相遇两次;模拟试题1. 甲、乙两物体由同一位置出发沿同一直线运动,其速度图象由图所示,下列说法正确的是A. 甲做匀速直线运动,乙做匀变速直线运动B. 两物体两次相遇的时刻分别为2 s末和6 s末C. 乙在前4 s内的平均速度等于甲的速度D. 2 s后甲、乙两物体的速度方向相反2. 在足够长的平直公路上,一辆汽车以加速度a启动时,有一辆匀速前进的自行车以速度v从旁边经过,则以下说法正确的是A. 汽车追不上自行车,因为汽车启动时速度小B. 以汽车为参考系,自行车时向前匀速运动的C. 汽车与自行车之间的距离开始是不断增加的,直到两车速度相等,然后距离减小,直到两车相遇D. 汽车追上自行车的时间是3. 甲乙丙三辆汽车以相同的速度同时经过某一个路标,从此开始甲车一直匀速运动,乙车先加速后减速,丙车先减速后加速,它们经过下一个路标时速度又相等,则A. 甲车先通过下一个路标B. 乙车先通过下一个路标C. 丙车先通过下一个路标D. 条件不足,无法判断,若前车突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然以恒定的加速度刹车,在它刚停住时,后车以前车刹车的加速度开始刹车;已知前车在刹车过程中所行驶的距离为s,若要保证两辆车在上述情况中不相撞,则两车在匀速行驶时保持的距离至少应为A. 1sB. 2sC. 3sD. 4s5. 汽车A在红绿灯前停住,绿灯亮起时起动,以 m/s2的加速度做匀加速运动,经过30 s后以该时刻的速度做匀速直线运动.设在绿灯亮的同时,汽车B以8 m/s 的速度从A车旁边驶过,且一直以相同的速度做匀速直线运动,运动方向与A车相同,则从绿灯亮时开始A. A车在加速过程中与B车相遇B. A、B相遇时速度相同C. 相遇时A车做匀速运动D. 两车不可能再次相遇6. 同一直线上的A、B两质点,相距s,它们向同一方向沿直线运动相遇时互不影响各自的运动,A做速度为v的匀速直线运动,B从此时刻起做加速度为a、初速度为零的匀加速直线运动;若A在B前,两者可相遇______次,若B在A前,两者最多可相遇______次;7. 从相距30 km的甲、乙两站每隔15 min同时以30 km/h的速率向对方开出一辆汽车;若首班车为早晨5时发车,则6时从甲站开出的汽车在途中会遇到辆从乙站开出的汽车;8. 一矿井深125m,在井口每隔一段时间落下一个小球,当第11个小球刚从井口开始下落时,第1个小球恰好到达井底,则:1相邻两个小球下落的时间间隔是 s;2这时第3个小球与第5个小球相距 g取10 m/s29. 如图,某时刻A、B两物体相距7m,A以4 m/s的速度向右做匀速直线运动,此时B的速度为10 m/s,方向向右,在摩擦力作用下以2 m/s2的加速度做匀减速运动;从该时刻经多长时间A追上B10. 一辆巡逻车最快能在10 s内由静止加速到最大速度50 m/s,并能保持这个速度匀速行驶,问该巡逻车在平直的高速公路上由静止追上前方2 000m处正以35 m/s的速度匀速行驶的汽车,至少需要多长时间11. A球自距地面高h处开始自由下落,同时B球以初速度v正对A球竖直上抛,空气阻力不计;问:1要使两球在B球上升过程中相遇,则v应满足什么条件2要使两球在B球下降过程中相遇,则v应满足什么条件12. 已知自行车速度为6m/s作直线运动,汽车从同时同地以初速10m/s,加速度a=-s2直线运行,试求自行车追上汽车前,两车的最大距离;13. 摩托车以速度v1沿平直公路行驶,突然驾驶员发现正前方s处,有一辆汽车正以v2<v1的速度开始减速,加速度大小为α2;为了避免发生碰撞,摩托车也同时减速;求其加速度至少需要多少14. 在某市区内,一辆汽车在平直的公路上以速度v向东匀速行驶,一位观光游客正由南向北从斑马线上横过马路,汽车司机发现前方有危险游客正在D处向北走,经 s作出反应,从A点开始紧急刹车,但仍将正步行至B处的游客撞伤,该车最终在C处停下;为了清晰了解事故现场,现以图示之:为了判断汽车司机是否超速行驶,并测出肇事汽车的速度v,警方派一车胎磨损情况与肇事汽车相当的车以法定最高速度vm=/s行驶在同一马路的同一地段,在肇事汽车的出事点B急刹车,恰好也在C点停下来,在事故现场测得AB= m、BC=、BD= m;问:1该肇事汽车的初速度vA是多大2游客横过马路的速度是多大15. 如图所示,长L=75cm的静止直筒中有一不计大小的小球,筒与球的总质量为4kg现对筒施加一竖直向下,大小为21N的恒力,使筒竖直向下运动,经t=时间,小球恰好跃出筒口;求:小球的质量;g=10m/s216. 如图所示,升降机以匀加速度a上升,当上升速度为v时,有一螺帽自升降机天花板上松落,已知天花板距升降机底面为hm,求落至底面的时间;17. 杂技演员把三只球依次竖直向上抛出,形成连续的循环,在循环中,他每抛出一球后,再过一段与刚抛出的球在手中停留时间相等的时间,又接到下一个球,这样,在总的循环过程中,便形成有时空中有3个球,有时空中有两个球,而演员手中则有一半时间内有球,有一半时间内没有球;设每个球上升的高度为,取,求每个球每次在手中停留的时间是多少18. 某升降机以s的速度匀速上升,机内一人自离升降机地板高处将一小球释放,球与底板间的碰撞无任何损失,则第一次反弹的最高点比释放点高或低了多少19. 将两小石块A、B同时竖直上抛,A上升的最大高度比B的高出35m,返回地面的时间比B迟2s;问:1A、B的初速度分别为多少2A、B分别达到的高度最大值各为多少20. 甲、乙、丙三辆车行驶在平直公路上,车速分别为6m/s、8m/s、9m/s;当甲、乙、丙三车依次相距5m时,乙驾驶员发现甲车开始以1m/s2的加速度做减速运动,于是乙也立即做减速运动,丙车亦同样处理;如图所示;直到三车都停下来时均未发生撞车事故;求丙车减速运动的加速度至少应为多大试题答案1. B2. C3. B4. B5. C6. 1;27. 7辆8. ;35 m9. 8 s 10. 150 s11.1v0> 2<v<解析:两球相遇时位移之和等于h;即:gt2+vt-gt2=h 所以:t=而B球上升的时间:t1=,B球在空中运动的总时间:t2=1欲使两球在B球上升过程中相遇,则有t<t1,即<,所以v>2欲使两球在B球下降过程中相遇,则有:t1<t<t2即<<所以:<v<12. 解析:画出两车v—t图象如图所示,可知,在自行车追上汽车前,二者速度相同时,相距最大,为阴影三角形面积;且由图可知,t=16s时,自行车追上汽车;13. 解:1如图甲所示,其相对位移为即甲2如图乙所示,当两车间距较小,即时,两车不发生碰撞的条件是,其相对速度为0,即二者有共同速度;因为,所以,由此可得摩托车的加速度为3如图丙所示,两车间距较大,即,汽车经过时间先停下,摩托车经时间后停下,这种情况下两车不发生碰撞的条件为;有这时摩托车的加速度为14.12l m/s 2 m/s15. 解:筒受到竖直向下的力作用后做竖直向下的匀加速运动,且加速度大于重力加速度;而小球则是在筒内做自由落体运动,小球跃出筒口时,筒的位移比小球的位移多一个筒的长度;设筒与小球的总质量为M,小球的质量为m,筒在重力及恒力的共同作用下竖直向下做初速为零的匀加速运动,设加速度为a;小球做自由落体运动设在时间t内,筒与小球的位移分别为h1、h2球可视为质点,如图所示;由运动学公式得又有:,代入数据解得又因为筒受到重力M-mg和向下作用力F,据牛顿第二定律得16. 解:选升降机为参考系,螺帽受重力作用,相对加速度大小为g+a,竖直向下,相对运动可视为以g+a为加速度的自由落体,有所以为所求;17. 解:设一个球每次在手中停留的时间为,则手中连续抛出两球之间的时间间隔为,而对于同一个球,它连续两次自手中抛出的时间间隔则为;在这段时间内,此球有的时间停留在手中,则有的时间停留在空中,根据竖直上抛运动的规律得:代入数值得:∴ 球一次竖直上抛运动的时间,则它每次在手中停留时间为;18. 解:设从放球到球与底板相碰需要时间t,放球时,球与底板的距离为h,升降机速度为,在此期间球下降距离,升降机上升距离为,如图所示,因此有代入数据得解之得负根舍去这时球相对于地面的速度为而球相对于底板的速度由题意知,球与底板碰撞前后速度大小不变,即球被弹回时,球相对于底板的速度应为s;由于升降机质量较小球大得多,所以碰撞对升降机速度不影响,仍为向上,所以碰撞后小球相对于地面向上的速度由此可知球第一次上升的高度为因而第一次回跳的最高点比释放点高出的距离为19. 解析:设A、B初速度分别为、,二者上升的最大高度分别为、,A、B上升到最高点所经历的时间依次为、;在最高点,有将两式代入得,由题意知所以20. 解:先研究两车行驶中的一种特殊临界状态,两车同时停下且刚好接触在一起;则1若,要使其同时停下则必然相碰;即是说仍要增大,按DC线所示规律变化,在D处时二者相距最近,如图所示;由题意知,有12如果,则还可再小些,二者不同时停下,停止时相对位移为,如图中线那样变化;有三式联立得 2将题中数据代入可得由1式得乙、丙两车间距由2式得一道“追及和相遇问题”试题的思考和引申A、B两列火车在同一轨道上同向行驶,A在前,速度为v A=10m/s,B在后,速度为v B=30m/s,因大雾能见度低,B车在距A车500m时,才发现前方有A车,这时B车立即刹车,但要经过1800mB车才能停下,问:1车若要仍按原速前进,两车是否相撞试说明理由;2B在刹车的同时发出信号,A车司机在收到信号后加速前进,A车加速度为多大时,才能避免事故发生不计信号从A传到B的时间第一问的解法如下:解:先求B车从刹车到停下来所需时间t Bs0s As B由s B =21v B ·t B 得 B A A ’ B ’ t B =vB sB 2 =2×301800s=120s 再求在相同的时间内A 车通过的位移s As A =v A ·t B =10×120m=1200m最后比较s A +s 0和s B 的大小关系即可判断结果由于s A +s 0=1200+500m=1700m 故s A +s 0<s B 由位置关系图可知两车会相撞;提问1:通过上面的计算我们知道两车能相撞,试问它们何时相撞解:设B 车刹车后经过时间t 两车相遇,依题意有s A +s 0=s B而s A =v A ·t,s B =v B ·t+21at 2其中a 为B 车刹车过程中的加速度,根据已知条件很易求出a =s 2,将s A 、sB 的表达式代入上式解得t 1=31s, t 2=129s提问2:为什么有两个解t 2是否有意义答:A 、B 两车相撞两次,第一次是B 车追上A 车,第二次是A 车追上B 车;两车只能相撞一次,故t 2没有意义;提问3:B 车追上A 车时,哪车的速度大答:B 车的速度大, 因为B 车从减速到和A 车的速度相等所需的时间为:t ’=avB vA - =2503010.--s=80s,因为t ’> t 1,故B 车的速度大; 提问4:若A 、B 两车相遇但不会相撞,A 车又追上B 车时,B 车的速度是多大从B 车开始减速到两车第二次相遇共需多少时间答:由于B 车刹车后经过120s 后就停下来,故129s 时它的速度仍为零;由于B 车停止后不能往后倒,故第二次相遇所需时间为:t 2’=vA s sB 0- =105001800-s=130s;这是一个实际问题,要注意解的合理性; 提问5:若开始两车相距700m,试问两车是否会相撞答:由于s A +s 0=1200+700m=1900m,而s B =1800m,即s A +s 0>s B ,故两车不会相撞; 提问6:若用第二种方法,即设B 刹车后经过时间t 两车相撞,方程是否有解呢答:由s A +s 0=s B 得v A ·t+ s 0=v B ·t+21at 2 即10t+700=移项并整理得t2-160t+5600=0该方程的判别式为△=1602-4×5600=3200>0,故该方程有解,即相撞,并且有相遇两次的可能;原来先是B超过A,后来A又超过B,我们不能认为开始时A在B的前面,后来A仍在B的前面,就得出两车不相撞的结论;由此可见用简单的位移关系是得不出正确结果的;提问7:试问:若要使两车不相撞,开始时两车间的距离s0至少为多少解:设两车经过时间t后相撞,由位置关系易得出:1at2v A·t+ s0=v B·t +2即10t+s0=移项并整理得t2-160t+8s0=0要使两车不相撞,即要使该方程无解,即△<0即1602-4×8s0<0故s0>800m,即开始时两车间的距离至少为800m;提问8:若两车刚好能相撞,相撞时两车的速度有何关系答:应该刚好相等,刚开始时B车的速度比A车的速度大,两车之间的距离减小,当两车的速度达到相等时,距离最小,之后两车之间的距离将变大,若速度相等时还没有相遇,则两车不会再相遇;若s0=800m时,解得t=80s,此时B车的速度为v B’ =v B +at=30+-025×80m/s=10m/s=v A;规律总结:求追及、相遇或相撞问题时,若问两物体能否相撞,一般是设经过时间t后两物体相撞,根据位移关系列出方程,它一般是关于t的二次方程,然后根据判别式的正、负或零来判断,若△≥0,则二者能相撞,若△<0,则不能相撞;若问二者何时相撞,解法同上,但要注意解是否合理,是否是实际问题;若问能相遇几次,解出相遇所需的时间,有几个解,就能相遇几次,同样要注意解是否合理;若求两者之间的最大或最小距离,通常求出两物体速度达到相等时各自的位移,两位移之差即为两物体之间的最大或最小距离;也可设经过时间t后两者相距△S,根据位置关系写出△S的表达式,然后根据二次函数求极值的方法可以求出一般用配方的方法来求;这样,该题第二问的解法很易得出:设B 车刹车后经过ts 两车刚好相撞,则应有: s B = s A +s 0即v B ·t+21a B t 2=v A ·t 0+ v A t-t 0+ 21a A t-t 02+s 0 30t-81t 2=15+10+ 21a A 2+500刚好相撞,则△=0,解得a A =s 2。
追及与相遇问题(详解)
追及与相遇问题两物体在同一直线上追及、相遇或避免碰撞问题中的条件是:两物体能否同时到达空间某位置。
因此应分别对两物体进行研究,列出位移方程,然后利用时间关系、速度关系、位移关系求解。
一、追及问题1、追及问题的特征及处理方法:“追及”主要条件是:两个物体在追赶过程中处在同一位置,常见的情形有三种:⑴初速度比较小(包括为零)的匀加速运动的物体甲追赶同方向的匀速运动的物体乙,一定能追上。
a、追上前,当两者速度相等时有最大距离;b、当两者位移相等时,即后者追上前者。
⑵匀减速运动的物体追赶同向的匀速运动的物体时,存在一个能否追上的问题。
判断方法是:假定速度相等,从位置关系判断。
解决问题时要注意二者是否同时出发,是否从同一地点出发。
a、当两者速度相等时,若追者位移仍小于被追者,则永远追不上,此时两者间有最小距离;b、若两者速度相等时,两者的位移也相等,则恰能追上,也是两者避免碰撞的临界条件;c、若两者速度相等时,追者位移大于被追者,说明在两者速度相等前就已经追上;在计算追上的时间时,设其位移相等来计算,计算的结果为两个值,这两个值都有意义。
即两者位移相等时,追者速度仍大于被追者的速度,被追者还有一次追上追者的机会,其间速度相等时两者间距离有一个较大值。
⑶匀速运动的物体甲追赶同向匀加速运动的物体乙,情形跟⑵类似。
匀速运动的物体甲追赶同向匀减速运动的物体乙,情形跟⑴类似;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。
2、分析追及问题的注意点:⑴要抓住一个条件,两个关系:一个条件是两物体的速度满足的临界条件,如两物体距离最大、最小,恰好追上或恰好追不上等。
两个关系是时间关系和位移关系,通过画草图找两物体的位移关系是解题的突破口。
⑵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。
⑶仔细审题,充分挖掘题目中的隐含条件,同时注意v t 图象的应用。
二、相遇⑴同向运动的两物体的相遇问题即追及问题,分析同上。
追及相遇问题
1.追及问题 “追及”的主要条件是两个物体在追 赶过程中处在同一位置,常见的情形有 三种: (1)初速度为零的匀加速直线运动的 物体甲追赶同方向的匀速运动的物体乙 时,一定能追上,在追上之前两者有最 大距离的条件是两物体的速度相等,即 v甲=v乙.
(2)匀速运动的物体甲追赶同方向做匀
3.相遇问题 (1)相遇的特点:在同一时刻两物 体处于同一位置. (2)相遇的条件:同向运动的物体 追及即相遇;相向运动的物体,各自 发生的位移的绝对值之和等于开始时 两物体之间的距离时即相遇.
类型一 追及相遇问题的求解方法
例1 一小汽车从静止开始以3 m/s2的 加速度行驶,恰有一自行车以6 m/s的 速度从车边匀速驶过.
加速运动的物体乙时,恰好追上或恰好
追不上的临界条件是两物体速度相等,
即v甲=v乙. 判断此种追赶情形能否追上的方法是:
假定在追赶过程中两者在同一位置,比
较此时的速度大小,若v甲>v乙,则能追上; v甲<v乙,则追不上,如果始终追不上,当 两物体速度相等即v甲=v乙时,两物体的 间距最小.
(3)速度大者减速(如匀减速直线运动)追速 度小者(如匀速运动)
(1)汽车从开动后在追上自行车之 前,要经多长时间两者相距最远?最 远距离是多少?
(2)什么时候追上自行车,此时汽 车的速度是多少?
(2)由图知,t=2 s以后,若两车位移相等, 即v-t图象与时间轴所夹的“面积”相等.
由几何关系知,相遇时间为t′=4 s,此 时v汽=2v自=12 m/s.
解析:汽车和自行车运动草图如下:
六、追及和相遇问题 1.追及问题 “追及”的主要条件是两个物体在追 赶过程中处在同一位置,常见的情形有 三种: (1)初速度为零的匀加速直线运动的 物体甲追赶同方向的匀速运动的物体乙 时,一定能追上,在追上之前两者有最 大距离的条件是两物体的速度相等,即 v甲=v乙.
高中物理追击和相遇问题专题(含详解)
直线运动中的追及和相遇问题一、相遇和追及问题的实质研究的两物体能否在相同的时刻到达相同的空间位置的问题。
二、 解相遇和追及问题的关键1.画出物体运动的情景图2.理清三大关系(1)时间关系 :0t t t B A ±= (2)位移关系:0A B x x x =± (3)速度关系:v A =v B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,也是分析判断的切入点。
三、追及、相遇问题的分析方法:A. 画出两个物体运动示意图,根据两个物体的运动性质,选择同一参照物,列出两个物体的位移方程;B. 找出两个物体在运动时间上的关系C. 找出两个物体在运动位移上的数量关系D. 联立方程求解.说明:追及问题中常用的临界条件:⑴速度小者加速追速度大者,速度在接近,但距离在变大。
追上前两个物体速度相等时,有最大距离; ⑵速度大者减速追赶速度小者, 速度在接近,但距离在变小。
追上前在两个物体速度相等时,有最小距离.即必须在此之前追上,否则就不能追上.四、典型例题分析:(一).匀加速运动追匀速运动的情况(开始时v 1< v 2):2.当v1= v2时,两者距离最大;3.v1>v2时,两者距离变小,相遇时满足x1= x2+Δx,全程只相遇(即追上)一次。
【例1】一小汽车从静止开始以3m/s2的加速度行驶,恰有一自行车以6m/s的速度从车边匀速驶过.求:(1)小汽车从开动到追上自行车之前经过多长时间两者相距最远?此时距离是多少?(2)小汽车什么时候追上自行车,此时小汽车的速度是多少?(二).匀速运动追匀加速运动的情况(开始时v1> v2):1.当v1> v2时,两者距离变小;2.当v1= v2时,①若满足x1< x2+Δx,则永远追不上,此时两者距离最近;②若满足x1=x2+Δx,则恰能追上,全程只相遇一次;③若满足x1>x2+Δx,则后者撞上前者(或超越前者),此条件下理论上全程要相遇两次。
(完整版)高中物理追击和相遇问题专题(含详解)
直线运动中的追及和相遇问题一、相遇和追及问题的实质研究的两物体能否在相同的时刻到达相同的空间位置的问题。
二、 解相遇和追及问题的关键1.画出物体运动的情景图2.理清三大关系(1)时间关系 :0t t t B A ±= (2)位移关系:0A B x x x =±(3)速度关系:v A =vB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,也是分析判断的切入点。
三、追及、相遇问题的分析方法: A. 画出两个物体运动示意图,根据两个物体的运动性质,选择同一参照物,列出两个物体的位移方程; B. 找出两个物体在运动时间上的关系 C. 找出两个物体在运动位移上的数量关系 D. 联立方程求解.说明:追及问题中常用的临界条件:⑴速度小者加速追速度大者,速度在接近,但距离在变大。
追上前两个物体速度相等时,有最大距离; ⑵速度大者减速追赶速度小者, 速度在接近,但距离在变小。
追上前在两个物体速度相等时,有最小距离.即必须在此之前追上,否则就不能追上. 四、典型例题分析:(一).匀加速运动追匀速运动的情况(开始时v 1< v 2): 1.当v 1< v 2时,两者距离变大; 2.当v 1= v 2时,两者距离最大;3.v 1>v 2时,两者距离变小,相遇时满足x 1= x 2+Δx ,全程只相遇(即追上)一次。
【例1】一小汽车从静止开始以3m/s 2的加速度行驶,恰有一自行车以6m/s 的速度从车边匀速驶过.求:(1)小汽车从开动到追上自行车之前经过多长时间两者相距最远?此时距离是多少? (2)小汽车什么时候追上自行车,此时小汽车的速度是多少?(二).匀速运动追匀加速运动的情况(开始时v 1> v 2): 1.当v 1> v 2时,两者距离变小;2.当v 1= v 2时,①若满足x 1< x 2+Δx ,则永远追不上,此时两者距离最近;②若满足x 1=x 2+Δx ,则恰能追上,全程只相遇一次; ③若满足x 1> x 2+Δx ,则后者撞上前者(或超越前者),此条件下理论上全程要相遇两次。
追及和相遇问题
(4)求解此类问题的方法,除了以上所述根据 追及的主要条件和临界条件解联立方程外,还 有利用二次函数求极值,及应用图象法和相对 运动知识求解.
1、《走向高考》:P15—例证3 2、备考P9例6
3、备考P12例9
4、如图所示,A、B两物体相距 S=7米,A正以VA=4米/秒的速度向 右做匀速直线运动,而物体B此时 A 速度VB=10米/秒,方向向右做匀减 速直线运动,加速度大小a=2米/秒, 从图示位置开始,问经多少时间A 追上B?
3、匀速物体追赶匀加速物体:当追者速 度等于被追赶者速度时恰好追上,只有一 次相遇机会。当第一次追上时追者速度大 于被追者速度,有两次相遇机会。 4、匀速物体追匀减速物体:必能追上且 只有一次相遇机会,注意分析匀减速物体 何时停下来。
二、相遇问题
相遇问题分为追及相遇和相向运动相遇两种情 形,其主要条件是两物体在相遇处的位置坐标 相同.
提醒:遇到匀速运动物体追赶匀减速运动物体的 问题时,特别要注意匀减速的物体何时停下来!
追及问题小结: 1、初速为零的匀加速物体追赶同向匀速物体 时,追上前两者具有最大距离的条件:追赶者 的速度等于被追赶者的速度。 2、匀减速物体追赶同向匀速物体时,恰能追 上或恰好追不上的临界条件是:即将靠近时追 赶者的速度等于被追赶者的速度。
VA
B S
VB
解:设经时间t ,A追上B,由运动学公式列方 程得:
VA t=S+VB t-a t2/2
即:t2-6t-7=0
对吗?
解得 t=7s
正确解法:根据Vt=V0+at得 B停下来的时间tB=VB/a=10/2=5(s), 这段时间B的位移 SB=VtB=VBtB/2=10×5/2=25(m) 由 VAtA=S+SB 得: tA=(S+SB)/VA=(7+25)/4=8(s)
追及与相遇问题知识详解及典型例题
追及与相遇问题知识详解及典型例题(精品)知识要点追及和相遇问题要紧涉及在同一直线上运动的两个物体的运动关系,所应用的规律是匀变速直线运动的相关规律。
追及、相遇问题常常涉及到临界问题,分析临界状态,找出临界条件是解决这种问题的关键。
速度相等是物体恰能追上或恰不相碰、或间距最大或最小的临界条件。
在两物体沿同一直线上的追及、相遇或幸免碰撞问题中关键的条件是:两物体可否同时抵达空间某位置。
因此应别离对两物体研究,列出位移方程,然后利历时刻关系、速度关系、位移关系解出。
解答追及、相遇问题时要专门注意明确两物体的位移关系、时刻关系、速度关系,这些关系是咱们依照有关运动学公式列方程的依据。
1. 追及追和被追的二者的速度相等常是能追上、追不上、二者距离有极值的临界条件。
如匀减速运动的物体追从不同地址动身同向的匀速运动的物体时,假设二者速度相等了,尚未追上,那么永久追不上,现在二者间有最小距离。
假设二者相遇时(追上了),追者速度等于被追者的速度,那么恰能追上,也是二者幸免碰撞的临界条件;假设二者相遇时追者速度仍大于被追者的速度,那么被追者还有一次追上追者的机遇,其间速度相等时二者的距离有一个较大值。
再如初速度为零的匀加速运动的物体追从同一地址动身同向匀速运动的物体时,当二者速度相等时二者有最大距离,位移相等即追上。
“追上”的要紧条件是两个物体在追赶进程中处在同一名置,常见的情形有三种:一是初速度为零的匀加速运动的物体甲追赶同方向的匀速运动的物体乙时,必然能追上,在追上之前二者有最大距离的条件是两物体速度相等,即v甲=v乙;二是匀速运动的物体甲追赶同方向做匀加速运动的物体乙时,存在一个恰好追上或恰好追不上的临界条件:两物体速度相等,即v甲>v乙,此临界条件给出了一个判定此种追赶情形可否追上的方式,即可通过比较两物体处在同一名置时的速度大小来分析,具体方式是:假定在追赶进程中二者能处在同一名置,比较现在的速度大小,假设v甲>v乙,那么能追上去,假设v甲<v乙,那么追不上,若是始终追不上,当两物体速度相等时,两物体的间距最小;三是匀减速运动的物体追赶同方向的匀速运动的物体时,情形跟第二种相类似。
追及与相遇问题
体在该时刻相遇。
2.追及:(1)若追及过程中,前者速度小于后者速度,
两物体距离越来越近; (2)若追及过程中,前者速度大于后者速度, 两物体距离越来越近。 (3)若后者能追上前者,则速度一定不小于前 者。
3.临界:速度相等时是物体距离极大值或极小值的时
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?
例3、A、B两车在平直的公路上分别以v1=10 m/s和v2=20 m/s的速度匀速行驶,两车相距 10m处,从该时刻起,前方的B车以2m/s2的 恒定加速度开始刹车,求A车何时追上B车?
例4、甲、乙两汽车在一条平直的单行道上乙前甲
后同向匀速行驶.甲、乙两车的速度分别为v1=40 m/s和v2=20 m/s ,当两车距离接近到250 m时两车 同时刹车,已知两车刹车时的加速度大小分别为 a1=1 m/s2和a2=1/3 m/s2问甲车是 Nhomakorabea会撞上乙车?
刻———速度相等往往是追及过程中两物体能 否相遇的临界条件。
追及与相遇问题
解题思路 1.分析相互追及的两物体运动情况,画出运动示意图;
2.由运动示意图找出两物体位移关系;
3.根据位移关系由位移公式列方程求解或利用速度时间图 像求解。
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?汽 车在第几秒追上自行车?
追和和相遇问题
长时间两车相距最远?此时距离是多少?
解法二 用数学求极值措施来求解
设汽车在追上自行车之前经过t时间两车相距最远
∵△x=x1-x2=v自t - at2/2 (位移关系) ∴ △x=6t -3t2/2 由二次函数求极值条件知
t= -b/2a = 6/3s = 2s时, △x最大
成旳三角形面积与标有斜线旳三角形面积相等时,两车
旳位移相等(即相遇)。所以由图得相遇时,ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
t′=2t=4 s v′ = 2v自=12 m/s
②匀速运动旳物体追赶同向匀加速直线运动旳物体,追赶 时两者距离最小(涉及追及)旳条件为:追赶者旳速度等 于被追赶者旳速度.
情境设置
例2、一车从静止开始以1m/s2旳加速度迈进,车后相 距x0为25m处,某人同步开始以6m/s旳速度匀速追车, 能否追上?如追不上,求人、车间旳最小距离。
t v=6
m/s
t v v0 6 20 s 28s a 0.5
在这段时间内,s A=v0t′+
1at′2=364 m
2
sB= vt′=168 m
sA- sB=196 m>180 m,所以两车相撞.
另外,本题也能够用不等式求解:设在t 时刻两物体相遇,则
有:v0t+
1 2
at2=180+
x人=v人t=6×6=36m
x车=at′2/2=1×62/2=18m
△x=x0+x车-x人=25+18-36=7m
结论:速度大者减速追赶速度小者,追上前在两 个物体速度相等时,有最小距离.即必须在此之前 追上,不然就不能追上.
解析:作汽车与人旳运动草图如下图甲和v-t图象如下图乙所 示.因v-t图象不能看出物体运动旳初位置,故在图乙中标上两 物体旳前、后.由图乙可知:在0~6 s时间内背面旳人速度大, 运动得快;前面旳汽车运动得慢.即0~6 s内两者间距越来越 近.因而速度相等时两者旳位置关系,是判断人能否追上汽车 旳条件.
追击、相遇问题(带详解)
追击和相遇问题1、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v0.若前车突然以恒定的加速度刹车,在它刚停住时,后车以前车刹车的加速度开始刹车.已知前车在刹车过程中所行驶的距离为x,若要保证两辆车在上述情况中不相撞,则两车在匀速行驶时保持的距离至少应为A.1xB.2xC.3xD.4x2.汽车A在红绿灯前停住,绿灯亮起时起动,以0.4 m/s2的加速度做匀加速运动,经过30 s后以该时刻的速度做匀速直线运动.设在绿灯亮的同时,汽车B以8 m/s的速度从A 车旁边驶过,且一直以相同的速度做匀速直线运动,运动方向与A车相同,则从绿灯亮时开始A.A车在加速过程中与B车相遇B.A、B相遇时速度相同C.相遇时A车做匀速运动D.两车不可能再次相遇3、A、B两车沿同一直线向同一方向运动,A车的速度v A=4 m/s,B车的速度v B=10m/s.当B车运动至A车前方7 m处时,B车以a=2 m/s2的加速度开始做匀减速运动,从该时刻开始计时,则A车追上B车需要的时间是__ __s ,在A车追上B车之前,二者之间的最大距离是_ __ m.4.同一直线上的A、B两质点,相距s,它们向同一方向沿直线运动(相遇时互不影响各自的运动),A做速度为v的匀速直线运动,B从此时刻起做加速度为a、初速度为零的匀加速直线运动.若A在B前,两者可相遇______次,若B在A前,两者最多可相遇______次.5.从同一地点以30 m/s的速度先后竖直上抛两个物体,抛出时间相差2 s,不计空气阻力,两物体将在何处何时相遇?6.从相距30 km的甲、乙两站每隔15 min同时以30 km/h的速率向对方开出一辆汽车.若首班车为早晨5时发车,则6时从甲站开出的汽车在途中会遇到多少辆从乙站开出的汽车?7.如图1-2-1所示,A、B两物体相距s=7 m,A正以v1=4 m/s的速度向右做匀速直线运动,而物体B此时速度v2=10 m/s,方向向右,做匀减速直线运动(不能返回),加速度大小a=2 m/s2,从图示位置开始计时,问在什么情况下,经多少时间A追上B.图1-2-18. A球自距地面高h处开始自由下落,同时B球以初速度v0正对A球竖直上抛,空气阻力不计.问:(1)要使两球在B球上升过程中相遇,则v0应满足什么条件?(2)要使两球在B球下降过程中相遇,则v0应满足什么条件?9、一辆汽车在十字路口等候绿灯,当绿灯亮时汽车以3 m/s2的加速度开始加速行驶,恰在这时一辆自行车以6 m/s的速度匀速驶来,从后边超过汽车.试求:汽车从路口启动后,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?10、火车以速率V1向前行驶,司机突然发现在前方同一轨道上距车为S处有另一辆火车,它正沿相同的方向以较小的速率V作匀速运动,于是司机立即使车作匀减速运动,2加速度大小为a,要使两车不致相撞,求出a应满足关式.11、[易错题]甲、乙两质点同时开始在彼此平行且靠近的两水平轨道上同时运动,甲在前,乙在后,相距s .甲初速度为零,加速度为a ,做匀加速直线运动;乙以速度0v 做匀速运动,关于两质点在相遇前的运动,某同学作了如下分析:设两质点相遇前,它们之间的距离为s ∆,则t v s at s 0221-+=∆,当a v t 0=时,两质点间距离s ∆有最小值,也就是两质点速度相等时,两质点之间距离最近.你觉得他的分析是否正确?如果认为是正确的,请求出它们的最小距离;如果认为是不正确的,请说明理由并作出正确的分析.12、如下图所示,小球甲从倾角θ=30°的光滑斜面上高h =5 cm 的A 点由静止释放,同时小球乙自C 点以速度v 0沿光滑水平面向左匀速运动,C 点与斜面底端B 处的距离L =0.4 m .甲滑下后能沿斜面底部的光滑小圆弧平稳地朝乙追去,甲释放后经过t =1 s 刚好追上乙,求乙的速度v 0.13、在水平轨道上有两列火车A 和B 相距x ,A 车在后面做初速度为v 0、加速度大小为2a 的匀减速直线运动,而B 车同时做初速度为零、加速度为a 的匀加速直线运动,两车运动方向相同.要使两车不相撞,求A 车的初速度v 0满足什么条件.14、一列货车以28.8 km/h的速度在平直铁路上运行,由于调度失误,在后面600 m 处有一列快车以72 km/h的速度向它靠近.快车司机发觉后立即合上制动器,但快车要滑行2000 m才停止.试判断两车是否会相碰.15、公共汽车从车站开出以4 m/s的速度沿平直公路匀速行驶,2 s后一辆摩托车从同一车站开出匀加速追赶,加速度为2 m/s2,试问:(1)摩托车出发后,经多少时间追上汽车?(2)摩托车追上汽车时,离出发处多远?(3)摩托车追上汽车前,两者最大距离是多少?16、一列火车以v1的速度直线行驶,司机忽然发现在正前方同一轨道上距车为s处有另一辆火车正沿着同一方向以较小速度v2做匀速运动,于是他立即刹车,为使两车不致相撞,则a应满足什么条件?1、【解析】两车同时刹车,则两车将滑行相同的距离s 而停止,由于前车刹车停止后后车接着刹车,所以后车比前车多运动的位移(即题中所求最小间距)即为前车刹车时间内后车以原速运动的位移.由刹车过程的平均速度等于原速的21,故前车刹车过程中,后车以原速运动的位移为2s . 【答案】 B2、【解析】 若A 车在加速过程中与B 车相遇,设运动时间为t ,则:21at 2=v B t ,解得:t =4.0822⨯=a v B s=40 s >30 s ,可见,A 车加速30 s 内并未追及B 车.因加速30 s 后,v A =12 m/s >v B =8 m/s ,故匀速运动过程中可追及B 车. 【答案】 C3、【解析】 设在B 车减速过程中A 车追及B 车,其间历时为t ,则:v A t =v B t -21at 2+7,代入数据解得:t =7 s(取有意义值).而B 车减速至零,历时t 0=av B=5 s <t ,故上解错误.正确的解答应为:v A t =av B 22+7,所以:t =AB v a v 7)2(2+=8 s 两车等速时间距最大,B 车减速至A 、B 等速历时: t 1=2410-=-a v v A B s=3 s ,所以A 、B 两车最大间距为 : Δs m =v B t 1-21at 12+7-v A t 1 =10×3 m-21×2×32 m+7 m-4×3 m =16 m 【答案】8;164、【解析】 若A 车在前匀速运动,B 车在后匀加速追赶A 车,两车等速时相距最远(间距大于s ),故B 车追及A 车时必有v B >v A ,以后B 车在前,两车间距逐渐增大,不可能再相遇.若B 车在前匀加速运动,A 车在后匀速运动,若追及时两车恰等速,因以后v B >v A ,不可再次相遇,即只能相遇1次;但若A 车追及B 车时v A >v B ,相遇后A 车超前,但由于B车速度不断增大,仍能再次追及A 车,即能相遇2次. 【答案】 1;25、【解析】 设第一物体上抛t s 后相遇,则: 30t -21×10t 2=30×(t -2)- 21×10×(t -2)2解得:t =4 s,相遇高度h =30t -21×10t 2=40 m. 【答案】 距地40 m ,第一物体抛出后4 s 相遇6、【解析】 每车在两站间运动时间t =vs=1 h.当6时某车从甲站开出时,乙站的首发车已进甲站,此时路上已有3辆车在路途中,且乙站恰有一车待发.当该车行至乙站时历时1 h ,乙站将又发出4辆车,故最多可有7辆车相遇. 【答案】 7辆7、【解析】 物体B 的运动时间为t B =210=a v A s=5 s在此时间内B 前进了 s B =v ·t B =210×5 m=25 m ; 这时A 前进了 s A =v A t B =4×5 m=20 m可见在此时间内A 没有追上B ,必须在B 停止后,A 才能追上B .故A 追上B 的时间为t =4257+=+A B v s s s=8 s 【答案】 8 s 8、【解析】 两球相遇时位移之和等于h .即: 21gt 2+(v 0t -21gt 2)=h所以:t =0v h . 而B 球上升的时间:t 1=gv 0,B 球在空中运动的总时间: t 2=g v02 (1)欲使两球在B 球上升过程中相遇,则有: t <t 1,即0v h <gv0 , 所以v 0>gh (2)欲使两球在B 球下降过程中相遇,则有: t 1<t <t 2 即:gv 0<0v h <g v02 所以:22gh<v 0<gh 【答案】 (1)v 0>gh (2) 22gh<v 0<gh9、解析:【方法一:公式法】画出汽车和自行车的行程草图如图所示,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.设经过时间t 两车之间的距离最大.则有:v 汽=at =v 自 所以t =v 自a =63s =2 s Δs m =s 自-s 汽=v 自t -12at 2=6×2 m-12×3×22 m =6 m【方法二:图象法】画出自行车和汽车的速度-时间图象如图所示,自行车的位移s 自等于其图线与时间轴围成的矩形的面积,而汽车的位移s 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 =t 0时矩形与三角形的面积之差最大. v -t 图象的斜率表示物体的加速度由a =6t 0=3得t 0=2 s 当t =2 s 时两车的距离最大:Δs m =126 m【方法三:二次函数极值法】设经过时间t 汽车和自行车之间的距离为Δs ,则: Δs =v 自t -12at 2=6t -32t 2当t =-62×(-32)=2 s 时Δs 有极大值 : Δs m =-624×(-32)m =6 m.【方法四:相对运动法】选自行车为参考系,则从开始运动到两车相距最远这段过程中,以汽车相对地面的运动方向为正方向,汽车相对此参考系的各个物理量分别为:v 0=-6 m/s ,a =3 m/s 2,v =0对汽车,由公式v =v 0+at 得 t =v -v 0a =0-(-6)3s =2 s 又知:v 2-v 02=2as 所以有s =v 2-v 022a =0-(-6)22×3m =-6 m , 相距最远为6 m 【答案:2 s , 6 m 】10、解析:设经过t 时刻两车相遇,则有21221at t V S t V -=+,整理得:02)(2122=+-+S t V V at ,要使两车不致相撞,则上述方程无解,即08)(442122<--=-=∆aS V V ac b ,解得S V V a 2)(221-≥. 答案:SV V a 2)(221-≥ [规律总结]无论那种追及或相遇问题,都可以建立位移和时间关系方程进行求解,在分析时注意区分几种追碰(或规避)情况的条件:(1)两物体同方向运动且开始相距一定距离,设前后物体的加速度分别为1a 、2a ,以下几种情况能追及(碰):①二者同向加速,12a a >,如果二者速度相等时距离等于零,则能追上;若二者速度相等时距离不等于零则以后无法追上;;②二者同向加速,12a a <;③前一物体减速,后一物体加速,一定能追及;④前一物体加速,后一物体减速,如果二者速度相等时不能追上则以后无法追及;⑤二者均减速运动,12a a <,如果二者速度相等时不能追及则无法追及;12a a >,二者不相撞的安全条件是二者速度等于零时后一物体恰好追上前一物体.(2)两物体相反方向运动,列写位移和时间关系方程即可求解.11、解析:不正确.在两质点相遇之前,它们之间的距离s ∆也可能不断减小,直到0=∆s (相遇),而不存在先变小后变大的情况,这完全取决于两质点之间的初始距离s 与0v 、a 之间的大小关系.由s t v at s +-=∆0221可解得:判断式as v 220-=∆.当as v 22≥,即avs 220≤时,甲、乙之间的距离始终在减小,直至相遇(最小距离0=∆s ),两质点相遇前不会出现s ∆最小的情况.当as v 22<,即avs 220>时,甲与乙不可能相遇,当av t 0=时,两质点之间的距离最近,a v s s 22min -=∆. 答案:(略)12、【解析】设小球甲在光滑斜面上运动的加速度为a ,运动时间为t 1,运动到B处时的速度为v 1,从B 处到追上小球乙所用时间为t 2,则 : a =g sin 30°=5 m/s 2由hsin 30°=12at 21 得:t 1=4ha=0.2 s t 2=t -t 1=0.8 s , v 1=at 1=1m/s , v 0t +L =v 1t 2代入数据解得: v 0=0.4 m/s. 【答案】 0.4 m/s13、在水平轨道上有两列火车A 和B 相距x ,A 车在后面做初速度为v 0、加速度大小为2a 的匀减速直线运动,而B 车同时做初速度为零、加速度为a 的匀加速直线运动,两车运动方向相同.要使两车不相撞,求A 车的初速度v 0满足什么条件.【解析】 A 、B 车的运动过程(如右图),利用位移公式、速度公式求解. 对A 车有: x A =v 0t +12×(-2a )×t2v A =v 0+(-2a )×t对B 车有: x B =12at 2,v B =at 两车有: x =x A -x B追上时,两车不相撞的临界条件是v A =v B 联立以上各式解得v 0=6ax故要使两车不相撞,A 车的初速度v 0应满足的条件是v 0≤6ax . 【答案】 v 0≤6ax14、【解析】 两车速度相等恰追及前车,这是恰不相碰的临界情况,因此只要比较两车等速时的位移关系,即可明确是否相碰.因快车减速运动的加速度大小为: a =2000220222⨯=s v 快 m/s 2=0.1 m/s 2. 故快车刹车至两车等速历时: t =1.0820-=-a v v 货快 s=120 s. 该时间内两车位移分别是: s 快=v 快t -21at 2=20×120 m-21×0.1×1202 m=1680 ms 货=v 货t =8×120 m=960 m因为s 快>s 货+s 0=1560 m,故两车会发生相撞. 小结:该题还有多种讨论方法,如讨论两车相遇时速度关系或利用相对运动知识求解,请同学们练习.。
高中物理相遇和追及问题(完整版)
高中物理相遇和追及问题(完整版)相遇追及问题一、考点、热点回顾一、追及问题1.速度小者追速度大者类型图象说明匀加速追匀速①t=t以前,后面物体与前面物体间距离增大②t=t时,两物体相距最远为x+Δx③t=t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匀速追匀减速匀加速追匀减速2.速度大者追速度小者度大者追速度小者匀减速追匀速开始追及时,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,则不能追匀速追匀加速匀减速追匀加速及,此时两物体最小距离为x0-Δx③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①表中的Δx是开始追及以后,后面物体因速度大而比前面物体多运动的位移;②x是开始追及以前两物体之间的距离;③t2-t=t-t1;④v1是前面物体的速度,v2是后面物体的速度.二、相遇问题这一类:同向运动的两物体的相遇问题,即追及问题.第二类:相向运动的物体,当各自移动的位移大小之和等于开始时两物体的距离时相遇.解此类问题首先应注意先画示意图,标明数值及物理量;然后注意当被追赶的物体做匀减速运动时,还要注意该物体是否停止运动了.求解追及问题的分析思路(1)根据追赶和被追赶的两个物体的运动性质,列出两个物体的位移方程,并注意两物体运动时间之间的关系.(2)通过对运动过程的分析,画出简单的图示,找出两物体的运动位移间的关系式.追及的主要条件是两个物体在追上时位置坐标相同. (3)寻找问题中隐含的临界条件.例如速度小者加速追赶速度大者,在两物体速度相等时有最大距离;速度大者减速追赶速度小者,在两物体速度相等时有最小距离,等等.利用这些临界条件常能简化解题过程.(4)求解此类问题的方法,除了以上所述根据追及的主要条件和临界条件解联立方程外,还有利用二次函数求极值,及应用图象法和相对运动知识求解.相遇问题相遇问题的分析思路:相遇问题分为追及相遇和相向运动相遇两种情形,其主要条件是两物体在相遇处的位置坐标相同.(1)列出两物体运动的位移方程、注意两个物体运动时间之间的关系.(2)利用两物体相遇时必处在同一位置,寻找两物体位移间的关系.(3)寻找问题中隐含的临界条件.(4)与追及中的解题方法相同.二、典型例题【例1】物体A、B同时从同一地点,沿同一方向运动,A以10m/s的速度匀速前进,B以2m/s2的加速度从静止开始做匀加速直线运动,求A、B再次相遇前两物体间的最大距离.【解析一】物理分析法A做υA=10 m/s的匀速直线运动,B做初速度为零、加速度a=2 m/s2的匀加速直线运动.根据题意,开始一小段时间内,A的速度大于B的速度,它们间的距离逐渐变大,当B的速度加速到大于A的速度后,它们间的距离又逐渐变小;A、B间距离有最大值的临界条件是υA=υB.①设两物体经历时间t相距最远,则υA=at ②把已知数据代入①②两式联立得t=5 s 在时间t内,A、B两物体前进的距离分别为s A=υA t=10×5 m=50 ms B=12at2=12×2×52 m=25 mA、B再次相遇前两物体间的最大距离为Δs m=s A-s B=50 m-25 m=25 m【解析二】相对运动法因为本题求解的是A、B间的最大距离,所以可利用相对运动求解.选B为参考系,则A相对B的初速度、末速度、加速度分别是υ0=10 m/s、υt=υA-υB=0、a=-2 m/s2.根据υt2-υ0=2as.有0-102=2×(-2)×s AB解得A、B间的最大距离为s AB=25 m.【解析三】极值法物体A、B的位移随时间变化规律分别是s A=10t,s B=12at2=12×2×t2=t5.则A、B间的距离Δs=10t-t2,可见,Δs有最大值,且最大值为Δs m=4×(-1)×0-1024×(-1)m=25 m【解析四】图象法根据题意作出A、B两物体的υ-t图象,如图1-5-1所示.由图可知,A、B再次相遇前它们之间距离有最大值的临界条件是υA=υB,得t1=5 s.A、B间距离的最大值数值上等于ΔOυA P的面积,即Δs m=12×5×10 m=25 m.【答案】25 m【点拨】相遇问题的常用方法(1)物理分析法:抓好“两物体能否同时到达空间某位置”这一关键,按(解法一)中的思路分析.(2)相对运动法:巧妙地选取参考系,然后找两物体的运动关系.(3)极值法:设相遇时间为t,根据条件列方程,得到关于t的一元二次方程,用判别式进行讨论,若△>0,即有两个解,说明可以相遇两次;若△=0,说明刚好追上或相碰;若△<0,说明追不上或不能相碰.(4)图象法:将两者的速度时间图象在同一个坐标系中画出,然后利用图象求解.拓展如图1-5-2所示是甲、乙两物体从同一地点,沿同一方向做直线运动的υ-t图象,由图象可以看出(〕A.这两个物体两次相遇的时刻分别是1s末和4s末B.这两个物体两次相遇的时刻分别是2s末和6s末C.两物体相距最远的时刻是2s末D.4s末以后甲在乙的前面【解析】从图象可知两图线相交点1s末和4s末是两物速度相等时刻,从0→2s,乙追赶甲到2s 末追上,从2s开始是甲去追乙,在4s末两物相距最远,到6s末追上乙.故选B.【答案】B【实战演练1】(2011·新课标全国卷)甲乙两辆汽车都从静止出发做加速直线运动,加速度方向一直不变。
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追及与相遇问题刘玉平课时安排:3课时三维目标:1、掌握匀变速直线运动的速度、位移公式以及速度-位移公式;2、能灵活选用合适的公式解决实际问题;3、通过解决实际问题,培养学生运用物理规律对实际生活中进行合理分析、解决问题的能力;4、通过教学活动使学生获得成功的愉悦,培养学生参与物理学习活动的兴趣,提高学习自信心。
教学重点:灵活选用合适的公式解决实际问题;教学难点:灵活选用合适的公式解决实际问题。
教学方法:启发式、讨论式。
教学过程两物体在同一直线上追及、相遇或避免碰撞问题中的条件是:两物体能否同时到达空间某位置。
因此应分别对两物体进行研究,列出位移方程,然后利用时间关系、速度关系、位移关系求解。
一、追及问题1、追及问题的特征及处理方法:“追及”主要条件是:两个物体在追赶过程中处在同一位置,常见的情形有三种:⑴初速度比较小(包括为零)的匀加速运动的物体甲追赶同方向的匀速运动的物体乙,一定能追上。
a、追上前,当两者速度相等时有最大距离;b、当两者位移相等时,即后者追上前者。
⑵匀减速运动的物体追赶同向的匀速运动的物体时,存在一个能否追上的问题。
判断方法是:假定速度相等,从位置关系判断。
解决问题时要注意二者是否同时出发,是否从同一地点出发。
a、当两者速度相等时,若追者位移仍小于被追者,则永远追不上,此时两者间有最小距离;b、若两者速度相等时,两者的位移也相等,则恰能追上,也是两者避免碰撞的临界条件;c、若两者速度相等时,追者位移大于被追者,说明在两者速度相等前就已经追上;在计算追上的时间时,设其位移相等来计算,计算的结果为两个值,这两个值都有意义。
即两者位移相等时,追者速度仍大于被追者的速度,被追者还有一次追上追者的机会,其间速度相等时两者间距离有一个较大值。
⑶匀速运动的物体甲追赶同向匀加速运动的物体乙,情形跟⑵类似。
匀速运动的物体甲追赶同向匀减速运动的物体乙,情形跟⑴类似;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。
2、分析追及问题的注意点:⑴要抓住一个条件,两个关系:一个条件是两物体的速度满足的临界条件,如两物体距离最大、最小,恰好追上或恰好追不上等。
两个关系是时间关系和位移关系,通过画草图找两物体的位移关系是解题的突破口。
⑵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。
⑶仔细审题,充分挖掘题目中的隐含条件,同时注意v t 图象的应用。
二、相遇⑴同向运动的两物体的相遇问题即追及问题,分析同上。
⑵相向运动的物体,当各自发生的位移绝对值的和等于开始时两物体间的距离时即相遇。
【典型例题】【例1】在十字路口,汽车以s2的加速度从停车线启动做匀加速运动,恰好有一辆自行车以5m/s的速度匀速驶过停车线与汽车同方向行驶,求:(1)汽车追上自行车之前,什么时候它们相距最远最远距离是多少(2)在什么地方汽车追上自行车追到时汽车的速度是多大解:①汽车追上自行车之前,两车速度相等时相距最远,设所用时间为tv 汽=at =v 自 t =10s 最远距离x =x 自-x 汽=v 自t -21at 2=25m ②设汽车追上自行车所用时间为t / 此时x 自=x 汽 v 自t /=21a t /2 t /=20s 此时距停车线距离 x =v 自t /=100m 此时汽车速度 v 汽=a t /=10m/s【例2】 客车以30m/s 的速度行驶,突然发现前方72 m 处有一自行车正以6m/s 的速度同向匀速行驶,于是客车紧急刹车,若以3m/s 2的加速度匀减速前进,问:(1) 客车是否会撞上自行车若会撞上自行车,将会在匀减速前进多久时撞上(2) 若要保证客车不会撞上自行车,客车刹车时距离自行车至少多远(3) 若要保证客车不会撞上自行车,客车刹车时的加速度至少多大 1) 速度相等时用时t ,则30-3t=6m/s 解得t=8s ,此时自行车行驶6*8=48m ,客车行驶30*8-1/2*3*8*8=144,72+48=120m<144m,所以会撞上。
假设t 时刻撞上,则有30*t-1/2*3t2=72+6*t 解得t1=4s ,t2=12s (舍去)2)不会撞上则速度相同时刚好不会撞上。
由(1)中得144=48+S ,所以至少相差96m【例3】 在一条平直的公路上,乙车以10m/s 的速度匀速行驶,甲车在乙车的后面作初速度为15m/s ,加速度大小为s 2的匀减速运动,则两车初始距离L 满足什么条件时可以使:(1)两车不相遇;(2)两车只相遇一次;(3)两车能相遇两次(设两车相遇时互不影响各自的运动)。
a= v1=10 v2=15当甲车减速为v=10时,两车速度相同。
即之后甲车速度小于乙车。
设甲车v=10时,辆车正好相遇。
t=(v1-v2)/a=10.s 甲=v2*t+at^2/2=15**10*10/2=125s 乙=v1*t=100L=s 甲-s 乙=25(m )即当L<25时为①两车相遇两次(设两车相遇时互不影响各自的运动)当L=25时为②两车只相遇一次 当L>25时为③两车不相遇【例4】 如图,A 、B 两物体相距S=7米,A 正以V 1=4米/秒的速度向右做匀速直线运动,而物体B 此时速度V 2=10米/秒,方向向右,做匀减速直线运动(不能返回),加速度大小a=2米/秒2,从图示位置开始计时,经多少时间A 追上B. 解: 物体B 的运动时间为 5210===a V t A B 秒 在此时间内B 前进了 255210=⨯=⋅=B B t V S 米 这时A 前进了 2054 =⨯==B A A t V S 米可见在此时间内A 没有追上B,必须在B 停止后,A 才能追上B.故A 追上B 的时间为: 84257=+=+=A B V S S t 秒 【例5】 一辆摩托车行驶的最大速度为30m/s 。
现让该摩托车从静止出发,要在4分钟内追上它前方相距1千米、正以25m/s 的速度在平直公路上行驶的汽车,则该摩托车行驶时,至少应具有多大的加速度解:假设摩托车一直匀加速追赶汽车。
则:=221at V 0t+S 0 ……(1) a =24.024010002240252222200=⨯+⨯⨯=+t S t V (m/s 2) ……(2) 摩托车追上汽车时的速度: V = at = 240 = 58 (m/s) (3)因为摩托车的最大速度为30m/s ,所以摩托车不能一直匀加速追赶汽车。
应先匀加速到最大速度再匀速追赶。
()t V S t t V at m 0012121+=-+ ......(4) V m ≥at 1 (5)AB S V 1V 2由(4)(5)得:t 1=40/3(秒) a===40903/4030 (m/s) 【例6】汽车以1m/s 2的加速度起动,同时车后60m 远处有一人以一定速度V 0匀速追赶要车停下.已知人在离车小于20m ,且持续时间为2s 喊停车,方能把停车信息传达给司机,问V 0至少要多大如果以V 0=10m/s 的速度追车,人车距离最小值应为多少解:方法一、 设经过时间T 人和车相距20m ,则根据位移关系可得 60 m +1/2aT ²-V 0T =20m 将a =1m/ s 2代入上式并整理得 T 2-2V 0T +80=0设为该方程的两个根,由韦达定理有 T 1+T 2=2V 0 ① T 1·T 2=80 ② 又因为人车相距20 m 以内的时间至少持续2s ,所以有 T 1-T 2=2 ③ 解①②③可得的最小速度为9m/s 。
当V0=10m/s 时经过一段时间t 后人车之间距离为d =1/2aT 2+60-V 0T =1/2T 2-10T +60=1/2(T -10) 2+10∴当T =10s 时,d 取得最小,即人与车的最小距离为10m 。
点评 本题可以有多种解法,相比较而言用韦达定理和配方法求解更为简便一些,这种简便不仅体现在求解运算上,更体现在解题思路上。
方法二、已知人在离车小于20m ,且保持时间为2s 喊停车方能把停车信息转达到司机,那么题意就是当距离为20m 后,再经过2s ,距离仍然不超过这个范围。
相当于人追赶了车40m. 所以有,vt-1/2at 2=40 ① 同时v(t+2)-1/2a (t+2)2=40 ②②-①得 t=v/a+1 ③ 将③代入①得最小速度v = 9m/s.如果10m/s ,当然是车的速度也是10m/s 的时候,距离最小。
所以最小距离=60-10*10-1/2*102=10m方法三、因为人在离车距离小于20m.持续时间为2s 喊停车.才能把信息传给司机.经过时间t 后人与车相距为20m 即 1/2at 2+60-v o t=20此时车速为at ,接下来2s内保持20m距离即 2*v o=at*2+1/2a*22.解得 t=8s. v o=9m/s方法四、根据题意,要在汽车的速度达到V之前,人与车的距离小于20m,因为如果在汽车速度达到V的时候人车的距离还大于20m,那汽车在加速,速度变得比人快,人车的距离就在变大了,永远超都追不上了,同时也不能等于,因为人在叫的时候要2秒,那会儿,汽车还在行进,我们的目标是要使人在叫的过程中人车的距离都要小于20m,既然这样那就分析当人叫完两秒的时候的情况。
人距车的距离关于t=v/a对称,也就是说t=v/a+1也就是t=v+1(因为a=1)时,人距车必须小于20米,有60+1/2*(v+1)^2-v*(v+1)<=20,解出v就o了方法五、根据判别式等于零来求解。
作业:1.一辆值勤的警车停在公路边。
当警员发现从他旁边以v=8m/s的速度匀速行驶的货车有违章行为时,决定前去追赶。
经,警车发动起来,以加速度a=2m/s2做匀加速运动,试问:(1)警车要多长时间才能追上违章的货车(2)在警车追上货车之前,两车间的最大距离是多大解析:方法1、利用速度相等这一临界条件求解,警车和货车速度相等时相距最远。
v警=at,v货=v0,由v警=v货得at1=v0即相距最远时警车所用的时间为t1===4s此时货车和警车前进的距离分别为 x货=v0(t0+t1)=8m/s×(+4s)=52ms警==×2m/s2×(4s)2=16m两车的最大距离为Δx max=x货-x警=52m-16m=36m两车的位移分别为x警=,x货=v0(t+t0)追上时两车位移相等x 警=x 货,即= v 0(t +t 0)解得追上时所用时间t 2=10s 。
方法2、利用二次函数的知识求解。
货车和警车的位移分别为x 警= ,x 货=v 0(t+t 0),两车的位移之差为Δx=x 货-x 警=v 0(t+t 0)-=-t 2+8t+20=-(t -4)2+36 当t=4s 时,Δx 有最大值36m ,即追上之前相距最大为36m 。