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时间:2019-11-14
《2018高中物理 第二章 匀变速直线运动的研究 2.10 追及相遇问题——高速追低速学案 新人教版必修1》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、追及相遇问题——高速追低速一、考点突破此部分内容在高考物理中的要求如下:知识点考纲要求题型分值追及相遇问题——高速追低速匀变速直线运动及其公式选择题、解答题6~8分二、重难点提示重点:会通过分析条件,获取有用信息解题。难点:隐含条件、临界条件的发现。速度大者追速度小者,有以下几种情况:追及类型图象描述相关结论匀减速追匀速设x0为开始时,两物体间的距离,开始追时,后面物体与前面物体间距离在减小,当两物体速度相等时,即t=t0时刻:①若Δx=x0,则恰能追上,两物体只能相遇一次,这也是避免相撞的临界条件;②若Δx2、此时两物体间距离最小,为x0-Δx;③若Δx>x0,则相遇两次,设t1时刻两物体第一次相遇,则t2=2t0-t1时刻,两物体第二次相遇(=)匀速追匀加速匀减速追匀加速例题1甲、乙两物体的位移-时间图象如图所示,下列说法正确的是( )A.甲、乙两物体均做匀变速直线运动B.甲、乙两物体由不同地点同时出发,t0时刻两物体相遇C.0~t0时间内,两物体的位移一样大D.0~t0时间内,甲的速度大于乙的速度;t0时刻后,乙的速度大于甲的速度思路分析:根据x—t图象的斜率表示速度可知,甲、乙两物体均做匀速直线运动,且v甲3、错误;初始时刻,两物体由不同位置同时出发,t0时刻两物体在同一位置,即相遇,故选项B正确;0~t0时间内,两物体的末位置相同,初位置不同,故位移不同,且x甲4、s后乙车又追上并超过甲车,8s时两车间距离达到第二次相遇后的最大距离,此后由于甲车速度一直大于乙车速度,可知甲车还会追上并超过乙车,第三次相遇后两车将不再相遇,综上所述可知,只有D选项正确。答案:D例题3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v2做匀速运动,于是司机立即使车做匀减速运动,加速度大小为a,要使两车不致相撞,求出a应满足的关系式。思路分析:设经过t时刻两车相遇,则有,整理得:,要使两车不致相撞,则上述方程无解,即,解得。答案:【方法提炼】追及、相遇问题5、的求解方法:分析追及相遇问题大致有两类方法,即数学方法和物理方法,具体为:常用方法相关说明方法一(临界法)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方法二(函数法)思路一:先求出在任意时刻t两物体间的距离y=f(t),若对任何t均存在y=f(t)>0,则这两个物体永远不能相遇;若存在某个时刻t使得y=f(t)≤0,则这两个物体能相遇;思路二:设两物体在t时刻相遇,然后根据位移关系,列出关于t的方程f(t)=0,若方程f(t)=0无正6、实数解,则说明这两物体不能相遇;若方程f(t)=0存在正实数解,说明这两个物体能相遇方法三(图象法)(1)用位移图象求解时,分别作出两个物体的位移图象,如果两个物体的位移图象相交,则说明两物体相遇;(2)用速度图象求解时,注意比较速度图线与时间轴包围的面积及面积的差值()方法四(相对运动法)用相对运动的知识求解追及或相遇问题时,要注意将两个物体对地的物理量(速度、加速度和位移)转化为相对的物理量。在追及问题中,常把被追及物体作为参考系,这样追赶物体相对被追物体的各物理量,即可表示为:,,,且上式中各物理量(矢量)的符号都应以统一7、的正方向进行确定满分训练: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?[方法一]公式法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。则那么,汽车经过多少时间,能追上自行车?此时汽车的速度是多大?汽车运动的位移又是多大?[方法二]图象法解:画出自行车和汽车的速度-时间图线,自行车的位移x自等于其图线与时间轴围成的矩8、形的面积,而汽车的位移x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=t0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当t=2s时,两车的距离最大[方法三]二次函数极值法设经过时
2、此时两物体间距离最小,为x0-Δx;③若Δx>x0,则相遇两次,设t1时刻两物体第一次相遇,则t2=2t0-t1时刻,两物体第二次相遇(=)匀速追匀加速匀减速追匀加速例题1甲、乙两物体的位移-时间图象如图所示,下列说法正确的是( )A.甲、乙两物体均做匀变速直线运动B.甲、乙两物体由不同地点同时出发,t0时刻两物体相遇C.0~t0时间内,两物体的位移一样大D.0~t0时间内,甲的速度大于乙的速度;t0时刻后,乙的速度大于甲的速度思路分析:根据x—t图象的斜率表示速度可知,甲、乙两物体均做匀速直线运动,且v甲3、错误;初始时刻,两物体由不同位置同时出发,t0时刻两物体在同一位置,即相遇,故选项B正确;0~t0时间内,两物体的末位置相同,初位置不同,故位移不同,且x甲4、s后乙车又追上并超过甲车,8s时两车间距离达到第二次相遇后的最大距离,此后由于甲车速度一直大于乙车速度,可知甲车还会追上并超过乙车,第三次相遇后两车将不再相遇,综上所述可知,只有D选项正确。答案:D例题3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v2做匀速运动,于是司机立即使车做匀减速运动,加速度大小为a,要使两车不致相撞,求出a应满足的关系式。思路分析:设经过t时刻两车相遇,则有,整理得:,要使两车不致相撞,则上述方程无解,即,解得。答案:【方法提炼】追及、相遇问题5、的求解方法:分析追及相遇问题大致有两类方法,即数学方法和物理方法,具体为:常用方法相关说明方法一(临界法)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方法二(函数法)思路一:先求出在任意时刻t两物体间的距离y=f(t),若对任何t均存在y=f(t)>0,则这两个物体永远不能相遇;若存在某个时刻t使得y=f(t)≤0,则这两个物体能相遇;思路二:设两物体在t时刻相遇,然后根据位移关系,列出关于t的方程f(t)=0,若方程f(t)=0无正6、实数解,则说明这两物体不能相遇;若方程f(t)=0存在正实数解,说明这两个物体能相遇方法三(图象法)(1)用位移图象求解时,分别作出两个物体的位移图象,如果两个物体的位移图象相交,则说明两物体相遇;(2)用速度图象求解时,注意比较速度图线与时间轴包围的面积及面积的差值()方法四(相对运动法)用相对运动的知识求解追及或相遇问题时,要注意将两个物体对地的物理量(速度、加速度和位移)转化为相对的物理量。在追及问题中,常把被追及物体作为参考系,这样追赶物体相对被追物体的各物理量,即可表示为:,,,且上式中各物理量(矢量)的符号都应以统一7、的正方向进行确定满分训练: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?[方法一]公式法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。则那么,汽车经过多少时间,能追上自行车?此时汽车的速度是多大?汽车运动的位移又是多大?[方法二]图象法解:画出自行车和汽车的速度-时间图线,自行车的位移x自等于其图线与时间轴围成的矩8、形的面积,而汽车的位移x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=t0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当t=2s时,两车的距离最大[方法三]二次函数极值法设经过时
3、错误;初始时刻,两物体由不同位置同时出发,t0时刻两物体在同一位置,即相遇,故选项B正确;0~t0时间内,两物体的末位置相同,初位置不同,故位移不同,且x甲4、s后乙车又追上并超过甲车,8s时两车间距离达到第二次相遇后的最大距离,此后由于甲车速度一直大于乙车速度,可知甲车还会追上并超过乙车,第三次相遇后两车将不再相遇,综上所述可知,只有D选项正确。答案:D例题3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v2做匀速运动,于是司机立即使车做匀减速运动,加速度大小为a,要使两车不致相撞,求出a应满足的关系式。思路分析:设经过t时刻两车相遇,则有,整理得:,要使两车不致相撞,则上述方程无解,即,解得。答案:【方法提炼】追及、相遇问题5、的求解方法:分析追及相遇问题大致有两类方法,即数学方法和物理方法,具体为:常用方法相关说明方法一(临界法)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方法二(函数法)思路一:先求出在任意时刻t两物体间的距离y=f(t),若对任何t均存在y=f(t)>0,则这两个物体永远不能相遇;若存在某个时刻t使得y=f(t)≤0,则这两个物体能相遇;思路二:设两物体在t时刻相遇,然后根据位移关系,列出关于t的方程f(t)=0,若方程f(t)=0无正6、实数解,则说明这两物体不能相遇;若方程f(t)=0存在正实数解,说明这两个物体能相遇方法三(图象法)(1)用位移图象求解时,分别作出两个物体的位移图象,如果两个物体的位移图象相交,则说明两物体相遇;(2)用速度图象求解时,注意比较速度图线与时间轴包围的面积及面积的差值()方法四(相对运动法)用相对运动的知识求解追及或相遇问题时,要注意将两个物体对地的物理量(速度、加速度和位移)转化为相对的物理量。在追及问题中,常把被追及物体作为参考系,这样追赶物体相对被追物体的各物理量,即可表示为:,,,且上式中各物理量(矢量)的符号都应以统一7、的正方向进行确定满分训练: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?[方法一]公式法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。则那么,汽车经过多少时间,能追上自行车?此时汽车的速度是多大?汽车运动的位移又是多大?[方法二]图象法解:画出自行车和汽车的速度-时间图线,自行车的位移x自等于其图线与时间轴围成的矩8、形的面积,而汽车的位移x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=t0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当t=2s时,两车的距离最大[方法三]二次函数极值法设经过时
4、s后乙车又追上并超过甲车,8s时两车间距离达到第二次相遇后的最大距离,此后由于甲车速度一直大于乙车速度,可知甲车还会追上并超过乙车,第三次相遇后两车将不再相遇,综上所述可知,只有D选项正确。答案:D例题3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v2做匀速运动,于是司机立即使车做匀减速运动,加速度大小为a,要使两车不致相撞,求出a应满足的关系式。思路分析:设经过t时刻两车相遇,则有,整理得:,要使两车不致相撞,则上述方程无解,即,解得。答案:【方法提炼】追及、相遇问题
5、的求解方法:分析追及相遇问题大致有两类方法,即数学方法和物理方法,具体为:常用方法相关说明方法一(临界法)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方法二(函数法)思路一:先求出在任意时刻t两物体间的距离y=f(t),若对任何t均存在y=f(t)>0,则这两个物体永远不能相遇;若存在某个时刻t使得y=f(t)≤0,则这两个物体能相遇;思路二:设两物体在t时刻相遇,然后根据位移关系,列出关于t的方程f(t)=0,若方程f(t)=0无正
6、实数解,则说明这两物体不能相遇;若方程f(t)=0存在正实数解,说明这两个物体能相遇方法三(图象法)(1)用位移图象求解时,分别作出两个物体的位移图象,如果两个物体的位移图象相交,则说明两物体相遇;(2)用速度图象求解时,注意比较速度图线与时间轴包围的面积及面积的差值()方法四(相对运动法)用相对运动的知识求解追及或相遇问题时,要注意将两个物体对地的物理量(速度、加速度和位移)转化为相对的物理量。在追及问题中,常把被追及物体作为参考系,这样追赶物体相对被追物体的各物理量,即可表示为:,,,且上式中各物理量(矢量)的符号都应以统一
7、的正方向进行确定满分训练: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?[方法一]公式法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。则那么,汽车经过多少时间,能追上自行车?此时汽车的速度是多大?汽车运动的位移又是多大?[方法二]图象法解:画出自行车和汽车的速度-时间图线,自行车的位移x自等于其图线与时间轴围成的矩
8、形的面积,而汽车的位移x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=t0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当t=2s时,两车的距离最大[方法三]二次函数极值法设经过时
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