第三讲 运动的图象 追及和相遇问题
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匀加速 匀速 静止 匀速
a增大
匀加速
匀速 匀减速
面积无意义
相遇位移 位移
速度相等
4.应用运动图象的三点注意
(1)无论是 x-t 图象还是 v-t 图象都只能描述直线运动. (2)x-t 图象和 v-t 图象都不表示物体运动的轨迹. (3)x-t 图象和 v-t 图象的形状由 x 与 t、v 与 t 的函数关系决定.
4.追及问题的常见类型
(1)速度小者追速度大者
类型
图象
匀加速追匀速
匀速追匀减速
匀加速追匀减 速
说明
①t=t0 以前,后面物体与前面
物体间距离增大
②t=t0 时,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
注:x0 为开始时两物体间的距离
(2)速度大者追速度小者
二、对点微练 1.(x-t 图象)(2017·定州模拟)如图所示是 A、B 两质点 从同一地点运动的 x-t 图象,则下列说法不正确的是
( C)
A.A 质点以 20 m/s 的速度匀速运动 B.B 质点先沿正方向做直线运动,后沿负方向做直线运 动 C.B 质点最初 4 s 做加速运动,后 4 s 做减速运动 D.A、B 两质点在 4 s 末相遇
t1=vL0=1 s
A 球滑上斜坡后加速度大小 a=gsinθ=5 m/s2,A 球向上运动的位移
x=v0t1-12at21=7.5 m。 (2)B 球刚要滑上斜坡时 A 球的速度 v1=v0-at1=5 m/s,
B 球滑上斜坡时加速度与 A 相同,以 A 为参考系,B 相对于 A 以 v=v0-v1=5 m/s 做匀速运动,设再经过时间 t2 两者相遇,有 t2=vx=1.5 s
运动,其速度 v 随时间 t 变化的规律如图所示,在连续两
段时间 m 和 n 内对应面积均为 S,则经过
b 时刻的速度 vb 的大小为( C )
A.m-n S mn
m n m 2+n 2S B. m+n
C.mm+ 2+nnm2Sn
D.m2+n2S mn
4.(2017·湖北联考)如图所示,甲从 A 地由静止匀加速跑向 B
题组微练 2-2.(2017·湖北联考)滑雪度假村某段雪地赛道可等效为长 L =36 m,倾角为θ=37°的斜坡。已知滑道的积雪与不同滑板之 间的动摩擦因数不同,现假定甲先滑下时滑板与赛道的动摩擦 因 数 μ 1 = 0.5 , 乙 后 滑 下 时 滑 板 与 赛 道 的 动 摩 擦 因 数 为 μ 2 = 0.25,g 取 10 m/s2。已知甲和乙均可看做质点,且滑行方向平 行,相遇时不会相撞。求: (1)甲从坡顶由静止自由滑下时到达坡底的速度大小; (2)若乙比甲晚出发Δt=1 s,为追上甲,有人从后面给乙一个
瞬时作用使乙获得初速度 v0=1 m/s,通过计算分析乙能否在
甲到达坡底前追上甲;若能追上求出两者在追上前相距的最远 距离,若不能追上求出两者到达坡底的时间差。
解析 (1)对甲的运动,由牛顿运动定律: m1gsinθ-μ1m1gcosθ=m1a 甲 解得:a 甲=2 m /s2。
由 2a 甲 L=v21,得:v1=12 m/s。
(2)甲到达坡底的时间 t 甲= v1 =6 s。
a甲 对乙的运动,由牛顿运动定律: m2gsinθ-μ2m2gcosθ=m2a 乙 解得:a 乙=4 m /s2。 设乙到达坡底时间为 t 乙,
由 L=v0t 乙+12a 乙 t2乙,得 t 乙=4 s。
t 乙+Δt<t 甲,故可以追上。
设甲出发后经 t1,乙与甲达到共同速度 v,则:
2
C.质点的加速度为x1-x2 t21
D.0~t1
时间内,质点的平均速度大小为2x1-x t1
2
1-2.甲、乙两物体从同一位置沿同一直线运动,它们的 v-t
D 图象如图所示,下列说法正确的是( )
A.乙物体先向负方向运动,t1 时刻以后反向向正方向运动 B.t2 时刻,乙物体追上甲 C.t1 时刻,两者相距最远 D.0~t2 时间内,乙的速度和加速度都 是先减小后增大
微知识❷ 追及和相遇问题
1.追及与相遇问题的概述
当两个物体在同__一__直___线__上_运动时,由于两物体的运动情况不 同,所以两物体之间的__距__离____会不断发生变化,两物体间
距越来越大或越来越小,这时就会涉及追及、相遇和避免碰
撞等问题.
2.分析追及问题的方法技巧可概括为“一个临界条件”、 “两个等量关系”.
则 A 球滑上斜坡后两球相遇时间 t=t1+t2=2.5 s。 答案 (1)7.5 m (2)2.5 s
微专题 巧突破
利用图象法分析追及相遇问题的思路
审题审图,确定 借助 v-t 图象
确定三个关系v、
追及或相遇类型
→
确定速度相等时 的临界物理量
→
x、t列方程
利用图象或方程组求解,注意数学方法的应用. → 必要时对计算结果进行合理性讨论
1-3.一物体由静止开始沿直线运动Hale Waihona Puke Baidu其 加速度随时间变化的规律如图所示。取
物体开始运动的方向为正方向,则下列关于物体运动的描述正
确的是( B )
A.在 1~2 s 时间内,物体做减速运动 B.在 t=2 s 时物体的速度最大,最大值为 3 m/s C.在 1~3 s 时间内,物体做匀变速直线运动 D.在 0~4 s 时间内,物体先沿正方向运动, 后沿负方向运动
代入数据解得:t1=5 s,t2=15 s(舍去)
(2)设 B 车的加速度为 aB,B 车运动经过时间 t,两车相遇时,两车速度相等,则
vA=v0-aAt,
vB=aBt,且 vA=vB,在时间 t 内 A 车的位移 xA=v0t-12aAt2
B 车的位移 xB=12aBt2, 又 xB+x0=xA,联立可得 aB=23 m/s2=0.67 m/s2 答案 (1)两车会相撞,5 s(2)0.67 m/s2
高三物理第一轮总复习
第一章 运动的描述 匀变速直线运动的研究
第三讲 运动的图象 追及和相遇问题
知|识|梳|理 微知识❶ 直线运动的图象
时间 1.直线运动的 x - t 图象
(1)物理意义:反映了物体做直线运动的_位___移__随_____变
化的规律。
速度 速度 (2)斜率的意义:图线上某点切线斜率的大小表示物体
______的大小,斜率正负表示物体_______的方向。
2.直线运动的 v - t 图象
(_1时_)_物 间__理 _变意化义的:规反 律。 映 了 做 直 线 运 动 的 物 体 的 _速__度___ 随
(2)斜率的意义:图线上某点切线斜率的大小表示物体
_加__速__度____的大小,斜率正负表示物体_加__速__度____的方向。
D.在 3 s 末时刻质点回到出发点
题组突破
1-1.图示是一做匀变速直线运动的质点的位置—时间图
象(x-t 图象),P(t1,x1)为图线上一点。PQ 为过 P 点的
切线,与 x 轴交于 Q(0,x2)。则下列说法
正确的是(B )
A.t1
时刻,质点的速率为x1 t1
B.t1
时刻,质点的速率为x1-x t1
v= a 甲 t1=v0+a 乙(t1-Δt),解得:
t1=1.5 s。
x
甲
=1a 2
甲 t21=94
m,
x 乙=v0(t1-Δt)+12a 乙(t1-Δt)2=1 m,
两者在追上前相距的最远距离:
Δx=x 甲-x 乙=1.25 m。 答案 (1)12 m/s (2)能追上,最远距离 1.25 m
二、对点微练 3.(追及和相遇问题)如图所示,在光滑的水平地面上, 相距
母题导航 【母题】 (2016·全国卷Ⅰ)(多选)甲、乙两车在平直公路上同
向行驶,其 v-t 图象如图所示。已知两车在 t=3 s 时并排行
驶,则( BD)
A.在 t=1 s 时,甲车在乙车后 B.在 t=0 时,甲车在乙车前 7.5 m C.两车另一次并排行驶的时刻是 t=2 s D.甲、乙车两次并排行驶的位置之间沿公 路方向的距离为 40 m
微考场 提技能
1.(2016·江苏卷)小球从一定高度处由静止下落,与地面碰撞 后回到原高度再次下落,重复上述运动。取小球的落地点为原
点建立平面直角坐标系,竖直向上为正方向。下列速度 v 和
位置 x 的关系图象中,能描述该过程的是( A )
3.(2017·安徽质检)一个物体以初速度 v0 沿光滑斜面向上
(3)“面积”的意义
①图线与时间轴围成的面积表示相应时间内的_位__移___。 ②若面积在时间轴的上方,表示位移方向为__正__方_向____; 若面积在时间轴的下方,表示位移方向为_负__方__向___。
3.xt 图象与 vt 图象的区别
形状相同的图线,在不同的坐标系中所表示的物理规律不同,通 过如图所示的例子比较 xt 图象和 vt 图象表示的物理规律.
地,当甲前进距离为 s1 时,乙从距 A 地 s2 处的 C 点由静止出
发,加速度与甲相同,最后二人同时到达 B 地,则 A、B 两地
B 距离为(
A.s1+s2
) B.s1+s22
4s1
C. 4s1
s21 +
s2
D.ss11- +ss22s21
2. (v-t 图象)(多选)质点做直线运动的 v-t 图象如图所示,则
(BC )
A.在前 3 s 内质点做变速直线运动 B.在 1~3 s 内质点做加速度 a=-2 m/s2 的变速直线运动 C.在 2~3 s 内质点的运动方向与规定的 正方向相反,加速度方向与 1~2 s 内的加 速度方向相同
(1)一个临界条件: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,也是分析判断问题的切入 点;
(2)两个等量关系:时间关系和位移关系.通过画草图找出 两物体的时间关系和位移关系是解题的突破口.
3.解题思路和方法
微考点2 追及和相遇问题
典例微探 【例】 (2017·济南模拟)汽车 A 正在公路上以 20 m/s 的速度 匀速行驶,因疲劳驾驶司机注意力不集中,当司机发现正前方 有一辆静止的轿车 B 时,两车距离仅有 75 m。 (1)若此时 B 车立即以 2 m/s2 的加速度启动,通过计算判断: 如果 A 车司机没有刹车,是否会撞上 B 车,若不相撞,求两 车相距最近时的距离;若相撞,求出从 A 车发现 B 车开始到 撞上 B 车的时间。 (2)若 A 车司机发现 B 车,立即刹车(不计反应时间)做匀减速 直线运动,加速度大小为 2 m/s2(两车均视为质点),为避免碰 撞,在 A 车刹车的同时,B 车立即做匀加速直线运动(不计反 应时间),问:B 车加速度 aB 至少多大才能避免事故。(假设两 车始终在同一条直线上运动)
解析 (1)当两车速度相等时,AB 两车到达同一个位置,设经过的时间为 t
则:vA=vB
对 B 车 vB=at
联立可得:t=10 s
A 车的位移 xA=vAt=200 m
B
车的位移
xB
=1at2=100 2
m
又 xB + x0 = 175 m < xA 所以会撞上。
设经过时间 t 相撞,有:vAt=x0+12at2
类型
图象
说明
匀减速追匀速
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 注:x0 是开始时两物体间的距离
L=10 m 的 A、B 两个小球均以速度 v0=10 m/s 向右匀速运动,
随后两球相继滑上倾角为 30°的足够长的光滑斜坡,地面与斜 坡平滑连接,取 g=10 m/s2。求: (1)B 球刚要滑上斜坡时 A、B 两球间的距离是多少; (2)A 球滑上斜坡后经过多长时间两球相遇。
解析 (1)设 A 球滑上斜坡后经过时间 t1B 球再滑上斜坡,则有