高一物理必修1 追及和相遇”问题
两个物体同时在同一条直线上(或互相平行的直线上)做直线运动,可能相遇或碰撞,这一类问题称为“追及和相遇”问题。
“追及和相遇”问题的特点:
(1)有两个相关联的物体同时在运动。
(2)“追上”或“相遇”时两物体同时到达空间同一位置。 “追及和相遇”问题解题的关键是:
准确分析两个物体的运动过程,找出两个物体运动的三个关系:(1)时间关系(大多数情况下,两个物体的运动时间相同,有时运动时间也有先后)。(2)位移关系。(3)速度关系。
在“追及和相遇”问题中,要抓住临界状态:速度相同。速度相同时,两物体....间距离最小或最大。如果开始前面物体速度大,后面物体速度小,则两个物体间距离越来越大,当速度相同时,距离最大;如果开始前面物体速度小,后面物体速度大,则两个物体间距离越来越小,当速度相同时,距离最小。
[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?
[解析]:[方法一]:临界状态法
汽车在追击自行车的过程中,由于汽车的速度小于自行车的速度,汽车与自行车之间的距离越来越大;当汽车的速度大于自行车的速度以后,汽车与自行车之间的距离便开始缩小,很显然,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
v 自a
v 汽 =a t = v自 ∴ t =ΔS m = S 自 - S 汽 = v 自t -
=s=2s
6
3
11
a t 2 =6×2m -×3×22m =6m
22
[探究]:汽车经过多少时间能追上摩托车? 此时汽车的速度是多大? 汽车运动的位移又是多大? [方法二]:图象法
在同一个V-t 图象中画出自行车和汽车的速度-时间图线,如图所示。其中ⅠS 自等于图线Ⅰ与时间轴围成的矩形的面积,而汽车的位移S 当t =t 0时矩形与三角形的面积之差最大。
此时v 汽 =a t 0 = v自
汽
则等于图线Ⅱ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,
t 0 =
v 自a
=
6
s=2s 3
ΔS m =
11
t 0×v 自=×2×6m=6m 22
[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ΔS ,则 ΔS = S 自 - S 汽 = v 自t -
3312
at =6t -t 2=- (t-2)2+6
222
当t=2s 时两车之间的距离有最大值ΔS m ,且ΔS m =6m. [方法四]:相对运动法
选自行车为参照物,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,汽车相对此参照物的各个物理量的分别为:v 0 = -6m/s,
a = 3 m/s, v t = 0
对汽车由公式 2a S = v t 2- v o 2 得
v t -v 00-(-6) 2
S m == m =-6m
2⨯32a
2
2
2
[例2]:A 火车以v 1=20 m/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v 2=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?
高一物理必修1 追及和相遇”问题
两个物体同时在同一条直线上(或互相平行的直线上)做直线运动,可能相遇或碰撞,这一类问题称为“追及和相遇”问题。
“追及和相遇”问题的特点:
(1)有两个相关联的物体同时在运动。
(2)“追上”或“相遇”时两物体同时到达空间同一位置。 “追及和相遇”问题解题的关键是:
准确分析两个物体的运动过程,找出两个物体运动的三个关系:(1)时间关系(大多数情况下,两个物体的运动时间相同,有时运动时间也有先后)。(2)位移关系。(3)速度关系。
在“追及和相遇”问题中,要抓住临界状态:速度相同。速度相同时,两物体....间距离最小或最大。如果开始前面物体速度大,后面物体速度小,则两个物体间距离越来越大,当速度相同时,距离最大;如果开始前面物体速度小,后面物体速度大,则两个物体间距离越来越小,当速度相同时,距离最小。
[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?
[解析]:[方法一]:临界状态法
汽车在追击自行车的过程中,由于汽车的速度小于自行车的速度,汽车与自行车之间的距离越来越大;当汽车的速度大于自行车的速度以后,汽车与自行车之间的距离便开始缩小,很显然,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
v 自a
v 汽 =a t = v自 ∴ t =ΔS m = S 自 - S 汽 = v 自t -
=s=2s
6
3
11
a t 2 =6×2m -×3×22m =6m
22
[探究]:汽车经过多少时间能追上摩托车? 此时汽车的速度是多大? 汽车运动的位移又是多大? [方法二]:图象法
在同一个V-t 图象中画出自行车和汽车的速度-时间图线,如图所示。其中ⅠS 自等于图线Ⅰ与时间轴围成的矩形的面积,而汽车的位移S 当t =t 0时矩形与三角形的面积之差最大。
此时v 汽 =a t 0 = v自
汽
则等于图线Ⅱ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,
t 0 =
v 自a
=
6
s=2s 3
ΔS m =
11
t 0×v 自=×2×6m=6m 22
[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ΔS ,则 ΔS = S 自 - S 汽 = v 自t -
3312
at =6t -t 2=- (t-2)2+6
222
当t=2s 时两车之间的距离有最大值ΔS m ,且ΔS m =6m. [方法四]:相对运动法
选自行车为参照物,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,汽车相对此参照物的各个物理量的分别为:v 0 = -6m/s,
a = 3 m/s, v t = 0
对汽车由公式 2a S = v t 2- v o 2 得
v t -v 00-(-6) 2
S m == m =-6m
2⨯32a
2
2
2
[例2]:A 火车以v 1=20 m/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v 2=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?