§1-1.5 追击和相遇问题
【学习目标】
1、掌握追及及相遇问题的特点
2、能熟练解决追及及相遇问题
【自主学习】
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研究,列出位移方程,然后利用时间关系、速度关系、位移关系而解出。
一、 追及问题
1、追及问题中两者速度大小与两者距离变化的关系。
甲物体追赶前方的乙物体,若甲的速度大于乙的速度,则两者之间的距离 。若甲的速度小于乙的速度,则两者之间的距离 。若一段时间内两者速度相等,则两者之间的距离 。
2、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,追上前有最大距离
的条件:两物体速度 ,即v 甲=v 乙。
⑵ 匀速运动的物体甲追赶同向匀加速运动的物体乙,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。
①若甲乙速度相等时,甲的位置在乙的后方,则追不上,此时两者之间的距离最小。
②若甲乙速度相等时,甲的位置在乙的前方,则追上。
③若甲乙速度相等时,甲乙处于同一位置,则恰好追上,为临界状态。
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。 ⑶ 匀减速运动的物体追赶同向的匀速运动的物体时,情形跟⑵类似。
3、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0.5s 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) 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?
2
例2.火车以速度v 1匀速行驶,司机发现前方同轨道上相距S 处有另一列火车沿同方向以速度v 2(对地、且v 1 v 2)做匀速运动,司机立即以加速度a 紧急刹车,要使两车不相撞,a 应满足什么条件?
例3、在某市区内,一辆小汽车在公路上以速度v 1向东行驶,一位观光游客正由南向北从斑马线上横过马路。汽车司机发现游客途经D 处时,经过0.7s 作出反应紧急刹车,但仍将正步行至B 处的游客撞伤,该汽车最终在C 处停下,如图所示。为了判断汽车司机是否超速行驶以及游客横穿马路的速度是否过快,警方派一警车以法定最高速度v m =14.0m/s行驶在同一马路的同一地段,在肇事汽车的起始制动点A 紧急刹车,经14.0m后停下来。在事故现场测得AB =17.5m,
BC =14.0m,BD =2.6m.肇事汽车的刹车性能良好,
问:
(1)该肇事汽车的初速度 v A 是多大?
(2)游客横过马路的速度是多大?
【针对训练】
1、为了安全,在公路上行驶的汽车之间应保持必要的距离.已知某高速公路的最高限速v =120km /h .假设前方车辆突然停止,后车司机从发现这一情况,经操纵刹车,到汽车开始减速所经历的时间(即反应时
2间)t =0.50s .刹车时汽车的加速度为a=4m/s .该高速公路上汽车间的距离s 至少应为多少?(取重力
2加速度g=10m/s .)
2、客车以20m/s的速度行驶,突然发现同轨前方120m 处有一列货车正以6m/s的速度同向匀速前进,于是客车紧急刹车,刹车引起的加速度大小为0.8m/s2,问两车是否相撞?
3、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
2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, 从图V 示位置开始计时, 经多少时间A 追上B.
4、某人在室内以窗户为背景摄影时,恰好把窗外从高处落下的一小石子摄在照片中。已知本次摄影的曝光时间是0.02s ,量得照片中石子运动痕迹的长度为1.6cm ,实际长度为100cm 的窗框在照片中的长度是4.0cm ,凭以上数据,你知道这个石子是从多高的地方落下的吗?计算时,石子在照片中0.02s 速度的变化比起它此时的瞬时速度来说可以忽略不计,因而可把这极短时间内石子的运动当成匀速运动来处理。(g 取
210m/s)
5、下列货车以28.8km/h的速度在铁路上运行,由于调事故,在后面700m 处有一列快车以72m/h的速度在行驶,快车司机发觉后立即合上制动器,但快车要滑行2000m 才停下来:
(1) 试判断两车会不会相撞,并说明理由。
(2) 若不相撞,求两车相距最近时的距离;若相撞,求快车刹车后经多长时间与货车相撞?
【能力训练】
1.甲乙两个质点同时同地向同一方向做直线运动,它们的v —t 图象如图所示,则
( )
A .乙比甲运动的快 B.2 s乙追上甲
C .甲的平均速度大于乙的平均速度 D.乙追上甲时距出发点40 m远
22.汽车A 在红绿灯前停住,绿灯亮起时起动,以0.4 m/s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
3.两辆完全相同的汽车, 沿水平直路一前一后匀速行驶, 速度均为V 0, 若前车突然以恒定的加速度刹车, 在它刚停住时, 后车以前车刹车时的加速度开始刹车. 已知前车在刹车过程中所行的距离为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 .s B.2s C.3s D.4s
4.A 与B 两个质点向同一方向运动,A 做初速为零的匀加速直线运动,B 做匀速直线运动. 开始计时时,A 、B 位于同一位置, 则当它们再次位于同位置时: ( )
A.两质点速度相等.
B.A 与B 在这段时间内的平均速度相等.
C.A 的即时速度是B 的2倍.
D.A 与B 的位移相等.
5.汽车甲沿平直公路以速度V 做匀速直线运动,当它经过某处的另一辆静止的汽车乙时,乙开始做初速度为零的匀加速直线运动去追甲。据上述条件( )
A
.可求出乙追上甲时的速度; B.可求出乙追上甲时乙所走过的路径;
C .可求出乙追上甲所用的时间; D.不能求出上述三者中的任何一个物理量。
6.经检测汽车A 的制动性能:以标准速度20m/s在平直公路上行使时,制动后40s 停下来。现A 在平直公路上以20m/s的速度行使发现前方180m 处有一货车B 以6m/s的速度同向匀速行使,司机立即制动,能否发生撞车事故?
27.甲乙两车同时同向从同一地点出发,甲车以v 1=16m/s的初速度,a 1=-2m/s的加速度作匀减速直线运动,
2乙车以v 2=4m/s 的速度,a 2=1m/s 的加速度作匀加速直线运动,求两车再次相遇前两车相距最大距离和再
次相遇时两车运动的时间。
28.一辆汽车在十字路口等候绿灯,当绿灯亮时汽车以3m/s的加速度开始行驶,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?
9.A 、B 两车在一条水平直线上同向匀速行驶,B 车在前,车速v 2=10m/s,A 车在后,车速72km/h,当A 、B 相距100m 时,A 车用恒定的加速度a 减速。求a 为何值时,A 车与B 车相遇时不相撞。
10. 4×100m 接力赛是奥运会上最为激烈的比赛项目,有甲乙两运动员在训练交接棒的过程中发现,甲短距离加速后能保持9m/s的速度跑完全程.为了确定乙起跑的时机,需在接力区前适当的位置设置标记,在某次练习中,甲在接力区前s 0 处作了标记,当甲跑到此标记时向乙发出起跑口令,乙在接力区的前端听到口令时立即起跑(忽略声音传播的时间及人的反应时间),已知接力区的长度为L =20m,设乙起跑后的运动是匀加速运动。若s 0 =16m,乙的最大速度为8m/s,并能以最大速度跑完全程,要使甲、乙能在接力区完成交接棒,则乙在听到口令后加速的加速度最大为多少?
11. 羚羊从静止开始奔跑,经过50m 的距离能加速到最大速度25m/s,并能维持一段较长时间,猎豹从静止开始奔跑,经过60m 的距离能加速到最大速度30m/s,以后只能维持这个速度4.0s ,设猎豹距离羚羊x 米时开始攻击,羚羊则从猎豹1.0s 后开始奔跑,假设羚羊和猎豹在加速阶段分别做匀加速运动,且沿同一直线,求
(1)猎豹要在最大速度减速前追上羚羊,x 应在什么范围内取值?
(2)猎豹要在加速阶段追上羚羊,x 应在什么范围内取值?
(3)要追上羚羊, x 应在什么范围内取值
§1-1.5 追击和相遇问题
【学习目标】
1、掌握追及及相遇问题的特点
2、能熟练解决追及及相遇问题
【自主学习】
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研究,列出位移方程,然后利用时间关系、速度关系、位移关系而解出。
一、 追及问题
1、追及问题中两者速度大小与两者距离变化的关系。
甲物体追赶前方的乙物体,若甲的速度大于乙的速度,则两者之间的距离 。若甲的速度小于乙的速度,则两者之间的距离 。若一段时间内两者速度相等,则两者之间的距离 。
2、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,追上前有最大距离
的条件:两物体速度 ,即v 甲=v 乙。
⑵ 匀速运动的物体甲追赶同向匀加速运动的物体乙,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。
①若甲乙速度相等时,甲的位置在乙的后方,则追不上,此时两者之间的距离最小。
②若甲乙速度相等时,甲的位置在乙的前方,则追上。
③若甲乙速度相等时,甲乙处于同一位置,则恰好追上,为临界状态。
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。 ⑶ 匀减速运动的物体追赶同向的匀速运动的物体时,情形跟⑵类似。
3、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0.5s 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) 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?
2
例2.火车以速度v 1匀速行驶,司机发现前方同轨道上相距S 处有另一列火车沿同方向以速度v 2(对地、且v 1 v 2)做匀速运动,司机立即以加速度a 紧急刹车,要使两车不相撞,a 应满足什么条件?
例3、在某市区内,一辆小汽车在公路上以速度v 1向东行驶,一位观光游客正由南向北从斑马线上横过马路。汽车司机发现游客途经D 处时,经过0.7s 作出反应紧急刹车,但仍将正步行至B 处的游客撞伤,该汽车最终在C 处停下,如图所示。为了判断汽车司机是否超速行驶以及游客横穿马路的速度是否过快,警方派一警车以法定最高速度v m =14.0m/s行驶在同一马路的同一地段,在肇事汽车的起始制动点A 紧急刹车,经14.0m后停下来。在事故现场测得AB =17.5m,
BC =14.0m,BD =2.6m.肇事汽车的刹车性能良好,
问:
(1)该肇事汽车的初速度 v A 是多大?
(2)游客横过马路的速度是多大?
【针对训练】
1、为了安全,在公路上行驶的汽车之间应保持必要的距离.已知某高速公路的最高限速v =120km /h .假设前方车辆突然停止,后车司机从发现这一情况,经操纵刹车,到汽车开始减速所经历的时间(即反应时
2间)t =0.50s .刹车时汽车的加速度为a=4m/s .该高速公路上汽车间的距离s 至少应为多少?(取重力
2加速度g=10m/s .)
2、客车以20m/s的速度行驶,突然发现同轨前方120m 处有一列货车正以6m/s的速度同向匀速前进,于是客车紧急刹车,刹车引起的加速度大小为0.8m/s2,问两车是否相撞?
3、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
2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, 从图V 示位置开始计时, 经多少时间A 追上B.
4、某人在室内以窗户为背景摄影时,恰好把窗外从高处落下的一小石子摄在照片中。已知本次摄影的曝光时间是0.02s ,量得照片中石子运动痕迹的长度为1.6cm ,实际长度为100cm 的窗框在照片中的长度是4.0cm ,凭以上数据,你知道这个石子是从多高的地方落下的吗?计算时,石子在照片中0.02s 速度的变化比起它此时的瞬时速度来说可以忽略不计,因而可把这极短时间内石子的运动当成匀速运动来处理。(g 取
210m/s)
5、下列货车以28.8km/h的速度在铁路上运行,由于调事故,在后面700m 处有一列快车以72m/h的速度在行驶,快车司机发觉后立即合上制动器,但快车要滑行2000m 才停下来:
(1) 试判断两车会不会相撞,并说明理由。
(2) 若不相撞,求两车相距最近时的距离;若相撞,求快车刹车后经多长时间与货车相撞?
【能力训练】
1.甲乙两个质点同时同地向同一方向做直线运动,它们的v —t 图象如图所示,则
( )
A .乙比甲运动的快 B.2 s乙追上甲
C .甲的平均速度大于乙的平均速度 D.乙追上甲时距出发点40 m远
22.汽车A 在红绿灯前停住,绿灯亮起时起动,以0.4 m/s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
3.两辆完全相同的汽车, 沿水平直路一前一后匀速行驶, 速度均为V 0, 若前车突然以恒定的加速度刹车, 在它刚停住时, 后车以前车刹车时的加速度开始刹车. 已知前车在刹车过程中所行的距离为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 .s B.2s C.3s D.4s
4.A 与B 两个质点向同一方向运动,A 做初速为零的匀加速直线运动,B 做匀速直线运动. 开始计时时,A 、B 位于同一位置, 则当它们再次位于同位置时: ( )
A.两质点速度相等.
B.A 与B 在这段时间内的平均速度相等.
C.A 的即时速度是B 的2倍.
D.A 与B 的位移相等.
5.汽车甲沿平直公路以速度V 做匀速直线运动,当它经过某处的另一辆静止的汽车乙时,乙开始做初速度为零的匀加速直线运动去追甲。据上述条件( )
A
.可求出乙追上甲时的速度; B.可求出乙追上甲时乙所走过的路径;
C .可求出乙追上甲所用的时间; D.不能求出上述三者中的任何一个物理量。
6.经检测汽车A 的制动性能:以标准速度20m/s在平直公路上行使时,制动后40s 停下来。现A 在平直公路上以20m/s的速度行使发现前方180m 处有一货车B 以6m/s的速度同向匀速行使,司机立即制动,能否发生撞车事故?
27.甲乙两车同时同向从同一地点出发,甲车以v 1=16m/s的初速度,a 1=-2m/s的加速度作匀减速直线运动,
2乙车以v 2=4m/s 的速度,a 2=1m/s 的加速度作匀加速直线运动,求两车再次相遇前两车相距最大距离和再
次相遇时两车运动的时间。
28.一辆汽车在十字路口等候绿灯,当绿灯亮时汽车以3m/s的加速度开始行驶,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?
9.A 、B 两车在一条水平直线上同向匀速行驶,B 车在前,车速v 2=10m/s,A 车在后,车速72km/h,当A 、B 相距100m 时,A 车用恒定的加速度a 减速。求a 为何值时,A 车与B 车相遇时不相撞。
10. 4×100m 接力赛是奥运会上最为激烈的比赛项目,有甲乙两运动员在训练交接棒的过程中发现,甲短距离加速后能保持9m/s的速度跑完全程.为了确定乙起跑的时机,需在接力区前适当的位置设置标记,在某次练习中,甲在接力区前s 0 处作了标记,当甲跑到此标记时向乙发出起跑口令,乙在接力区的前端听到口令时立即起跑(忽略声音传播的时间及人的反应时间),已知接力区的长度为L =20m,设乙起跑后的运动是匀加速运动。若s 0 =16m,乙的最大速度为8m/s,并能以最大速度跑完全程,要使甲、乙能在接力区完成交接棒,则乙在听到口令后加速的加速度最大为多少?
11. 羚羊从静止开始奔跑,经过50m 的距离能加速到最大速度25m/s,并能维持一段较长时间,猎豹从静止开始奔跑,经过60m 的距离能加速到最大速度30m/s,以后只能维持这个速度4.0s ,设猎豹距离羚羊x 米时开始攻击,羚羊则从猎豹1.0s 后开始奔跑,假设羚羊和猎豹在加速阶段分别做匀加速运动,且沿同一直线,求
(1)猎豹要在最大速度减速前追上羚羊,x 应在什么范围内取值?
(2)猎豹要在加速阶段追上羚羊,x 应在什么范围内取值?
(3)要追上羚羊, x 应在什么范围内取值