
?素養(yǎng)目標(biāo)1.掌握處理追及相遇問題的方法和技巧.2.會在圖像中分析追及相遇問題.3.熟練運(yùn)用運(yùn)動學(xué)公式結(jié)合運(yùn)動學(xué)圖像解決追及相遇的綜合問題.
考點一 追及相遇問題追及相遇問題的實質(zhì)就是分析兩物體在相同時間內(nèi)能否到達(dá)相同的空間位置.追及相遇問題的基本物理模型:以甲追乙為例.
1.二者距離變化與速度大小的關(guān)系(1)無論v甲增大、減小或不變,只要v甲v乙,甲、乙的距離就不斷減小.2.分析思路可概括為“一個臨界條件”“兩個等量關(guān)系”.(1)一個臨界條件:速度相等.它往往是物體間能否追上或兩者距離最大、最小的臨界條件,也是分析、判斷問題的切入點;(2)兩個等量關(guān)系:時間等量關(guān)系和位移等量關(guān)系.通過畫草圖找出兩物體的位移關(guān)系是解題的突破口.
例1 [2024·江西贛州統(tǒng)考]大霧天氣,有甲、乙兩車在同一平直車道上勻速行駛,甲車在后速度為v1=14 m/s,乙車在前速度為v2=10 m/s,某時刻甲車車頭與乙車車尾間的距離為L0=30.5 m,此時乙車突然以大小為a0=1 m/s2的加速度剎車,經(jīng)過時間t0甲車車頭與乙車車尾間的距離減為L=14 m,為了兩車避免相撞,此時甲車也立即剎車做勻減速直線運(yùn)動,求:(1)t0的值;(2)剎車后,甲車做勻減速直線運(yùn)動的加速度至少多大?
答案:(1)3 s (2)2.75 m/s2
例2 如圖所示為某城市十字路口道路示意圖,道路為雙向四車道,每個車道寬度為2.4 m.某自行車從道路左側(cè)車道線沿停車線向右勻速行駛,速率為14.4 km/h,汽車在最右側(cè)車道正中間行駛,速率為54 km/h,汽車前端距離停車線20 m.已知汽車的寬度與自行車的長度相等均為1.8 m,汽車的車身長4.8 m.汽車司機(jī)為避免與自行車相撞馬上采取剎車制動,最大制動加速度大小為5 m/s2.(1)汽車的最短剎車距離sm;(2)請通過計算判斷是否能夠避免相撞.
答案:(1)22.5 m (2)不能避免相撞
考點二 圖像法在追及相遇問題中的應(yīng)用1.利用v-t圖像分析追及相遇問題:在有些追及相遇情景中可根據(jù)兩個物體的運(yùn)動狀態(tài)作出v-t圖像,再通過圖像分析計算得出結(jié)果,這樣更直觀、簡捷.2.若為x-t圖像,圖像相交即代表兩物體相遇;若為a-t圖像,可轉(zhuǎn)化為v-t圖像進(jìn)行分析.
考向1 x-t圖像、v-t圖像中的追及相遇問題例3 [2024·山東泰安市聯(lián)考]如圖所示為甲、乙兩車在平直公路上做直線運(yùn)動的位移—時間(x-t)或速度—時間(v-t)圖像,t1時刻兩車恰好到達(dá)同一地點.關(guān)于兩車在t1~t2時間內(nèi)的運(yùn)動,下列說法正確的是( )A.若是x-t圖像,則當(dāng)甲車速度為零時,兩車的距離最大B.若是x-t圖像,則甲、乙兩車的速度相等時,兩車間的距離最小C.若是v-t圖像,則兩車間的距離先增大后減小D.若是v-t圖像,則兩車間的距離不斷增大
解析:若是x-t圖像,當(dāng)甲、乙兩車的速度相同時,相對速度為零,距離最遠(yuǎn),故A、B錯誤;若是v-t圖像,因為圖像與橫軸所圍圖形面積表示位移,則在t1~t2時間內(nèi),兩車間的距離不斷增大,故C錯誤,D正確.
例4 [2024·河南名校高三聯(lián)考]如圖a所示,均視為質(zhì)點的甲、乙兩輛汽車沿平直公路同向行駛,如圖b所示是兩車在某段時間內(nèi)的v - t圖像,則關(guān)于兩車運(yùn)動狀況的描述,下列判斷正確的是( )A.乙車在t=5 s時改變運(yùn)動方向B.若t=0時刻,甲車在前,則在0~5 s時間段,甲、乙兩車間距增大;在5 s~10 s時間段,甲、乙兩車間距減小C.甲、乙兩車在第10 s末相遇D.若t=0時刻乙車在前,則兩車可能相遇兩次
解析:A錯:由題圖b可知,在10 s內(nèi),乙車一直沿正方向運(yùn)動,運(yùn)動方向沒有改變.B錯:在0~10 s時間段,甲的速度始終比乙的大,甲車在前,所以甲、乙兩車間距一直在增大.C錯:由于不知道初始位置甲、乙相距多遠(yuǎn),所以無法判斷在第10 s末能否相遇.D對:若剛開始乙車在前,且到甲車的距離較近,則甲車在0~10 s內(nèi)的某時刻追上乙車,因t=10 s乙車速度又超過甲車,在某時刻又會與甲車再次相遇.
考向2 利用v-t圖像分析追及相遇問題例5 假設(shè)高速公路上甲、乙兩車在同一車道上同向行駛.甲車在前,乙車在后,速度均為v0=30 m/s.甲、乙相距x0=100 m,t=0時刻甲車遭遇緊急情況后,甲、乙兩車的加速度隨時間變化關(guān)系分別如圖甲、乙所示.取運(yùn)動方向為正方向.下列說法正確的是( )A.t=3 s時兩車相距最近B.t=6 s時兩車速度不相等C.t=6 s時兩車距離最近,且最近距離為10 mD.兩車在0~9 s內(nèi)會相撞
[教你解決問題] 轉(zhuǎn)化法解題將兩車的a-t圖像轉(zhuǎn)化為v-t圖像,由v -t圖線與時間軸所圍面積表示位移分析判斷,如圖.
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