追击和相遇问题是涉及两个物体间的相对运动问题,由于物体可能做匀速直线运动、匀加速直线运动和匀减速直线运动,因此,两物体实际追击情景变化多样,最能考查学生综合分析问题的能力,以及用所学所知识解决实际问题的能力。高考中经常以交通为背景,创设追击和相遇问题。

一. 解决追击和相遇问题的思路。

运用物理概念解决实际问题(利用模型解题法)(1)

二.解决追击和相遇问题的技巧。

1.“加速追匀速”情景。

如初速度较小的匀加速运动的物体A追匀速运动的物体B。当速度相等时,二者相距最远。

2.“匀速追减速”情景。(含刹车问题)

如匀速运动的物体A追匀减速运动的物体B。物体A一定能追上物体B,但一定要注意判断物体A追上物体B之前,物体B是否已经停止运动。

3.“减速追匀速”情景。

如初速度大的匀减速运动的物体A追匀速运动的物体B。当速度相等时,

(1)若物体A已超越物体B,则相遇两次。

(2)若物体A恰好追上物体B,则相遇一次。(临界状态)

(3)若物体A没追上物体B,则无法相遇。

4.“避免碰撞问题”。

如减速追匀速、减速追加速等情况中,两物体“避免碰撞”的临界条件是速度相等时刚好相遇。

注:理解这三种追击情景的分析和求解,其他情景也就能灵活地解决了。

三.解决追击和相遇问题的方法。

1.物理分析法:根据两物体在追击中能否相遇,建立起物体运动关系的情景图,即画出运动示意图,根据三个关系分析。

2.数学分析法:设两物体经过时间t 相遇,根据位移关系列方程 ,由二次函数的实解的个数来判断两物体相遇的问题。

3.图像法:在同一坐标系中画出两物体的速度时间图像,利用图像分析求解,既直观又能把握全局。

4.相对运动法:选择一个物体为参考系,研究另一物体相对于它的运动,把追击问题转化为一个物体运动问题,大大简化了分析过程。(如涉及其中一物体做匀速运动时,此法较方便。)

注:四种方法中,一般选用“物理分析法”,其它方法灵活选用,提高综合分析问题能力。

四.解决追击和相遇问题举例。

例1:“加速追匀速”情景

一辆汽车在十字路口等候绿灯,当绿灯亮时汽车以的加速度开始加速行驶,恰在这时一辆自行车以的速度匀速驶过,从后边超过汽车。则汽车从路口启动后,

(1)汽车在追上自行车之前经过多长时间两车相距最远?此时两车的距离是多少?

(2)汽车经多长时间追上自行车?追上时行使距离为多少?

答案:(1)2 s 6 m (2)4s 24m

解析:

(1)汽车与自行车的速度相等时相距最远。

设此时经过的时间为t,对汽车 vat,所以t=2 s .

两车相距最远.

(2)设汽车追上自行车时间为t,则两车的位移关系, 所以t=4s,

两车相遇时行使的距离为x=vt=24m .

例2:“匀速追减速”情景。(含刹车问题)

甲车以10 m/s的速度在平直的公路上匀速行驶,乙车以4 m/s的速度与甲车平行同向做匀速直线运动.甲车经过乙车旁边时开始以的加速度刹车,从甲车刹车开始计时,求:

(1)乙车在追上甲车前,两车相距的最大距离;

(2)乙车追上甲车所用的时间.

答案:(1)36 m (2)25 s

解析:

(1)当甲车速度减至等于乙车速度时两车的距离最大。

设该减速过程所用时间为t,则有,解得t=12 s,

此时甲、乙间距离为

(2)先判断甲车停止前,乙车是否追上甲车。

设甲车减速到零所需时间为t1,则有

t1时间内,,

由可知,甲车停止时乙车还未追上。

此后乙车再运动时间,才能追上甲车

故乙车追上甲车需

例3:“减速追匀速、减速追加速”情景。(涉及避免碰撞问题

一汽车在直线公路段上以54 km/h的速度匀速行驶,突然发现在其正前方14 m处有一辆自行车以5 m/s的速度同向匀速行驶.经过0.4 s的反应时间后,司机开始刹车,则:

(1)为了避免相撞,汽车的加速度大小至少为多少?

(2)若汽车刹车时的加速度大小只有,在汽车开始刹车的同时自行车开始以一定的加速度匀加速行驶,则自行车的加速度至少为多大才能保证两车不相撞?

答案:(1) (2)

解析

(1)设汽车的加速度大小为a,初速度,初始距离d=14 m

在经过反应时间后,汽车与自行车相距

由题意可知,两车速度相等时刚好追上是不相撞的临界条件。

设从汽车刹车开始计时,经过时间t,对汽车

自行车的位移为:

汽车的位移为:

汽车能追上自行车有:

由联立求解得.

因此,汽车的加速度至少为时才能避免碰撞.

(2) 设汽车的加速度为,自行车加速度为 .

由题意可知,两车速度相等时刚好追上是不相撞的临界条件。

设从汽车刹车开始计时,经过时间t,速度关系

自行车的位移为:

汽车的位移为:

汽车能追上自行车有:

由联立求解得

因此,自行车的加速度至少为时才能避免碰撞.

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