追及和相遇问题典型例题分析
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第12讲 追及和相遇问题甲、乙两人沿平直的公路进行自行车追逐比赛,他们初始在同一位置A ,某时刻甲以12m/s 的速度从A 位置开始匀速运动,经过时间2s 后,乙再从A 位置出发追赶甲,乙先做初速度为零的匀加速直线运动,加速度大小为23m/s ,速度达到15m/s 后做匀速直线运动。
(1)求乙追上甲之前,甲、乙间的最大距离; (2)经过多少时间乙才能追上甲?【答案】(1)4s ;(2)20.5s 【解析】(1)乙出发时,甲运动的位移1124m x vt ==乙追上甲之前,当甲、乙速度相等时,它们间距离最大,设乙运动的时间为2t ,有2v at =解得24s t =甲乙相距的最大距离122m 48m 2vs x vt t =+-=(2)乙加速到最大速度所用的时间为m35s v t a== 设乙运动4t 时间追赶上甲,则()2143m 4312x vt at v t t +=+- 解得420.5st1.追及相遇问题两物体在同一直线上一前一后运动,速度相同时它们之间可能出现距离最大、距离最小或者相遇(碰撞)的情况,这类问题称为追及相遇问题.2.分析追及相遇问题的思路和方法(1)讨论追及相遇问题的实质是分析两物体能否在同一时刻到达同一位置,注意抓住一个条件、用好两个关系.一个条件速度相等这是两物体是否追上(或相撞)、距离最大、距离最小的临界点,是解题的切入点两个关系时间关系和位移关系通过画示意图找出两物体位移之间的数量关系,是解题的突破口(2)常用方法物理分析法抓住“两物体能否同时到达同一位置”这一关键,认真审题,挖掘题中的隐含条件,建立物体运动关系的图景,并画出运动情况示意图,找出位移关系图像法将两者的v-t图像画在同一坐标系中,然后利用图像分析求解数学分析法设从开始到相遇的时间为t,根据条件列位移关系方程,得到关于t的一元二次方程,用判别式进行讨论.若Δ>0,即有两个解,说明可以相遇两次;若Δ=0,说明刚好追上或相遇;若Δ<0,说明追不上或不能相碰例题1.平直公路上有甲、乙两辆汽车,甲以0.5 m/s2的加速度由静止开始行驶,乙在甲的前方200 m处以5 m/s的速度做同方向的匀速运动,问:(1)甲何时追上乙?甲追上乙时的速度为多大?此时甲离出发点多远?(2)在追赶过程中,甲、乙之间何时有最大距离?这个距离为多少?【答案】(1)40 s20 m/s400 m(2)10 s225 m【解析】(1)设甲经过时间t 追上乙,则有x 甲=12a 甲t 2,x 乙=v 乙t ,根据追及条件,有12a 甲t 2=x 0+v 乙t ,代入数据解得t =40 s 和t =-20 s(舍去) 这时甲的速度v 甲=a 甲t =0.5×40 m/s =20 m/s 甲离出发点的位移x 甲=12a 甲t 2=12×0.5×402 m =400 m.(2)在追赶过程中,当甲的速度小于乙的速度时,甲、乙之间的距离仍在继续增大;但当甲的速度大于乙的速度时,甲、乙之间的距离便不断减小;当v 甲=v 乙,甲、乙之间的距离达到最大值.由a 甲t ′=v 乙,得t ′=v 乙a 甲=50.5 s =10 s ,即甲在10 s 末离乙的距离最大.x max =x 0+v 乙t ′-12a 甲t ′2=200 m +5×10 m -12×0.5×102 m =225 m.对点训练1. 汽车以20 m/s 的速度在平直公路上行驶时,制动后40 s 停下来.现在同一平直公路上以20 m/s 的速度行驶时发现前方200 m 处有一货车以6 m/s 的速度同向匀速行驶,司机立即制动,则:(1)求汽车刹车时的加速度大小;(2)是否发生撞车事故?若发生撞车事故,在何时发生?若没有撞车,两车最近距离为多少? 【答案】(1)0.5 m/s 2 (2)不会相撞 4 m 【解析】(1)汽车制动加速度大小a =v At =0.5 m/s 2(2)当汽车减速到与货车共速时t 0=v A -v Ba =28 s汽车运动的位移x 1=v A 2-v B 22a =364 m此时间内货车运动的位移为x 2=v B t 0=168 m Δx =x 1-x 2=196 m <200 m ,所以两车不会相撞.此时两车相距最近,最近距离Δs =x 0-Δx =200 m -196 m =4 m.例题2. 甲、乙两汽车在同一条平直公路上同向运动,其速度-时间图像分别为如图所示的甲、乙两条图线。
相遇问题【含义】两个运动的物体同时由两地出发相向而行,在途中相遇.这类应用题叫做相遇问题.【数量关系】相遇时间=总路程÷(甲速+乙速)总路程=(甲速+乙速)×相遇时间【解题思路和方法】简单的题目可直接利用公式,复杂的题目变通后再利用公式.例1南京到上海的水路长392千米,同时从两港各开出一艘轮船相对而行,从南京开出的船每小时行28千米,从上海开出的船每小时行21千米,经过几小时两船相遇?解392÷(28+21)=8(小时)答:经过8小时两船相遇.例2小李和小刘在周长为400米的环形跑道上跑步,小李每秒钟跑5米,小刘每秒钟跑3米,他们从同一地点同时出发,反向而跑,那么,二人从出发到第二次相遇需多长时间?解“第二次相遇”可以理解为二人跑了两圈.因此总路程为400×2相遇时间=(400×2)÷(5+3)=100(秒)答:二人从出发到第二次相遇需100秒时间.例3甲乙二人同时从两地骑自行车相向而行,甲每小时行15千米,乙每小时行13千米,两人在距中点3千米处相遇,求两地的距离.解“两人在距中点3千米处相遇”是正确理解本题题意的关键.从题中可知甲骑得快,乙骑得慢,甲过了中点3千米,乙距中点3千米,就是说甲比乙多走的路程是(3×2)千米,因此,相遇时间=(3×2)÷(15-13)=3(小时)两地距离=(15+13)×3=84(千米)答:两地距离是84千米.追及问题【含义】两个运动物体在不同地点同时出发(或者在同一地点而不是同时出发,或者在不同地点又不是同时出发)作同向运动,在后面的,行进速度要快些,在前面的,行进速度较慢些,在一定时间之内,后面的追上前面的物体.这类应用题就叫做追及问题.【数量关系】追及时间=追及路程÷(快速-慢速)追及路程=(快速-慢速)×追及时间【解题思路和方法】简单的题目直接利用公式,复杂的题目变通后利用公式.例1好马每天走120千米,劣马每天走75千米,劣马先走12天,好马几天能追上劣马?解(1)劣马先走12天能走多少千米?75×12=900(千米)(2)好马几天追上劣马?900÷(120-75)=20(天)列成综合算式75×12÷(120-75)=900÷45=20(天)答:好马20天能追上劣马.例2小明和小亮在200米环形跑道上跑步,小明跑一圈用40秒,他们从同一地点同时出发,同向而跑.小明第一次追上小亮时跑了500米,求小亮的速度是每秒多少米.解小明第一次追上小亮时比小亮多跑一圈,即200米,此时小亮跑了(500-200)米,要知小亮的速度,须知追及时间,即小明跑500米所用的时间.又知小明跑200米用40秒,则跑500米用[40×(500÷200)]秒,所以小亮的速度是(500-200)÷[40×(500÷200)]=300÷100=3(米)答:小亮的速度是每秒3米.例3我人民解放军追击一股逃窜的敌人,敌人在下午16点开始从甲地以每小时10千米的速度逃跑,解放军在晚上22点接到命令,以每小时30千米的速度开始从乙地追击.已知甲乙两地相距60千米,问解放军几个小时可以追上敌人?解敌人逃跑时间与解放军追击时间的时差是(22-16)小时,这段时间敌人逃跑的路程是[10×(22-6)]千米,甲乙两地相距60千米.由此推知追及时间=[10×(22-6)+60]÷(30-10)=220÷20=11(小时)答:解放军在11小时后可以追上敌人.例4一辆客车从甲站开往乙站,每小时行48千米;一辆货车同时从乙站开往甲站,每小时行40千米,两车在距两站中点16千米处相遇,求甲乙两站的距离.解这道题可以由相遇问题转化为追及问题来解决.从题中可知客车落后于货车(16×2)千米,客车追上货车的时间就是前面所说的相遇时间,这个时间为16×2÷(48-40)=4(小时)所以两站间的距离为(48+40)×4=352(千米)列成综合算式(48+40)×[16×2÷(48-40)]=88×4=352(千米)答:甲乙两站的距离是352千米.。
追及与相遇问题专题知识要点:一、相遇是指两物体分别从相距S的两地相向运动到同一位置,它的特点是:两物体运动的距离之和等于S,分析时要注意:(1)、两物体是否同时开始运动,两物体运动至相遇时运动时间可建立某种关系;(2)、两物体各做什么形式的运动;(3)、由两者的时间关系,根据两者的运动形式建立S=S1+S2方程;二、追及是指两个物体在追赶过程中处在同一位置,问题的特征及处理方法:常见的情形有三种:1 速度小者匀加速追速度大者,一定能追上,追上前有最大距离的条件:两物体速度相等,即。
例: 一辆汽车在十字路口等候绿灯,当绿灯亮时汽车以3 m/s2的加速度开始行驶,恰在这时一辆自行车以6 m/s的速度匀速驶来,从后面超过汽车.(1)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?(2)什么时候汽车追上自行车,此时汽车的速度是多少?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。
例:一车处于静止状态,车后距车S0=25m处有一个人,当车以1m/s2的加速度开始起动时,人以6m/s的速度匀速追车,能否追上?若追不上,人车之间最小距离是多少?⑶ 速度大者匀减速运动的物体追赶同向的匀速运动的物体时。
提示:此类问题常涉及相撞,相撞是指两个物体在追赶过程中处在同一位置时后者速度大于前者速度,零界点是:两物体在同一位置时速度相等,恰巧不相撞。
例:一列快车正以20m/s的速度在平直轨道上运动时,发现前方180m处有一货车正以6m/s速度匀速同向行驶,快车立即制动,快车作匀减速运动,经40s才停止,问是否发生碰车事故?例:火车以速度v1匀速行驶,司机发现前方同轨道上相距s处有另一火车沿同方向以速度v2做匀速运动,已知v1>v2司机立即以加速度a紧急刹车,要使两车不相撞,加速度a的大小应满足什么条件?三、分析追及问题的注意点:⑴ 追及物与被追及物的速度恰好相等时临界条件,往往是解决问题的重要条件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。
追及与相遇问题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进行研究,列出位移方程,然后利用时间关系、速度关系、位移关系求解。
一、追及问题1、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初速度比较小(包括为零)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。
a、追上前,当两者速度相等时有最大距离;b、当两者位移相等时,即后者追上前者。
⑵匀减速运动的物体追赶同向的匀速运动的物体时,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。
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。
a、当两者速度相等时,若追者位移仍小于被追者,则永远追不上,此时两者间有最小距离;b、若两者速度相等时,两者的位移也相等,则恰能追上,也是两者避免碰撞的临界条件;c、若两者速度相等时,追者位移大于被追者,说明在两者速度相等前就已经追上;在计算追上的时间时,设其位移相等来计算,计算的结果为两个值,这两个值都有意义。
即两者位移相等时,追者速度仍大于被追者的速度,被追者还有一次追上追者的机会,其间速度相等时两者间距离有一个较大值。
⑶匀速运动的物体甲追赶同向匀加速运动的物体乙,情形跟⑵类似。
匀速运动的物体甲追赶同向匀减速运动的物体乙,情形跟⑴类似;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。
2、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。
追及与相遇问题追及和相遇问题主要涉及在同一直线上运动的两个物体的运动关系,所应用的规律是匀变速直线运动的相关规律。
追及、相遇问题常常涉及到临界问题,分析临界状态,找出临界条件是解决这类问题的关键。
速度相等是物体恰能追上或恰不相碰、或间距最大或最小的临界条件。
在两物体沿同一直线上的追及、相遇或避免碰撞问题中关键的条件是: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、位移关系解出。
解答追及、相遇问题时要特别注意明确两物体的位移关系、时间关系、速度关系,这些关系是我们根据相关运动学公式列方程的依据。
1. 追及追和被追的两者的速度相等常是能追上、追不上、二者距离有极值的临界条件。
如匀减速运动的物体追从不同地点出发同向的匀速运动的物体时,若二者速度相等了,还没有追上,则永远追不上,此时二者间有最小距离。
若二者相遇时(追上了),追者速度等于被追者的速度,则恰能追上,也是二者避免碰撞的临界条件;若二者相遇时追者速度仍大于被追者的速度,则被追者还有一次追上追者的机会,其间速度相等时二者的距离有一个较大值。
再如初速度为零的匀加速运动的物体追从同一地点出发同向匀速运动的物体时,当二者速度相等时二者有最大距离,位移相等即追上。
“追上”的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:一是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时,一定能追上,在追上之前两者有最大距离的条件是两物体速度相等,即v甲=v乙;二是匀速运动的物体甲追赶同方向做匀加速运动的物体乙时,存在一个恰好追上或恰好追不上的临界条件:两物体速度相等,即v甲>v乙,此临界条件给出了一个判断此种追赶情形能否追上的方法,即可通过比较两物体处在同一位置时的速度大小来分析,具体方法是:假定在追赶过程中两者能处在同一位置,比较此时的速度大小,若v甲>v乙,则能追上去,若v甲<v乙,则追不上,如果始终追不上,当两物体速度相等时,两物体的间距最小;三是匀减速运动的物体追赶同方向的匀速运动的物体时,情形跟第二种相类似。
小学数学典型应用题相遇和追及问题相遇问题含义:两个运动的物体同时由两地出发相向而行,在途中相遇。
这类应用题叫做相遇问题。
这类应用题叫做相遇问题。
数量关系:相遇时间=总路程÷(甲速+乙速)总路程=(甲速+乙速)×相遇时间解题思路和方法:简单的题目可直接利用公式,复杂的题目变通后再利用公式,利用线段图分析可以让解题事半功倍。
例题1:欢欢和乐乐在一条马路的两端相向而行,欢欢每分钟行60米,乐乐每分钟行80米,他们同时出发5分钟后相遇。
这条马路长()。
解:根据公式总路程=(甲速+乙速)×相遇时间,可以求出这条马路长(60+80)×5=700(米)。
例题2:甲乙两车分别以不变的速度从AB两地同时出发,相向而行。
到达目的地后立即返回。
已知第一次相遇地点距离A地50千米,第二次相遇地点距离B地60千米,AB两地相距_____千米。
解:1、本题考查的是二次相遇问题,灵活的运用画线段图的方法来分析是解决这类问题的关键。
2、画线段图3、从图中可以看出,第一次相遇时甲行了50千米。
甲乙合行了一个全程的路程。
从第一次相遇后到第二次相遇,甲乙合行了两个全程的路程。
由于甲乙速度不变,合行两个全程时,甲能行50×2=100(千米)。
4、因此甲一共行了50+100=150(千米),从图中看甲所行路程刚好比AB两地相距路程还多出60千米。
所以AB两地相距150-60=90(千米)。
例题3:欢欢和乐乐在相距80米的直跑道上来回跑步,乐乐的速度是每秒3米,欢欢的速度是每秒2米。
如果他们同时分别从跑道两端出发,当他们跑了10分钟时,在这段时间里共相遇过_____次。
解:1、根据题意,第一次相遇时,两人共走了一个全程,但是从第二次开始每相遇一次需要的时间都是第一次相遇时间的两倍。
(线段图参考例2。
)2、根据“相遇时间=总路程÷速度和”得到,欢欢和乐乐首次相遇需要80÷(3+2)=16(秒)。
追及和相遇问题分析关键:(1)画好运动情景图;(2)速度相等是出现最值得临界条件;(3)抓住位移、速度、时间的关系列式。
1.一辆汽车在十字路口等候绿灯,当绿灯亮时汽车以3m/s2的加速度开始行驶,恰在这时一辆自行车以6m/s 的速度从车边匀速驶过.试求:(1)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?(2)什么时候汽车追上自行车,此时汽车的速度是多少?2.一辆值勤的警车停在公路边,当警员发现从他旁边以v0=8 m/s的速度匀速行驶的货车有违章行为时,决定前去追赶,经t0=2.5s,警车发动起来,以加速度a=2m/s2做匀加速运动。
试问:(1)警车要多长时间才能追上违章的货车?(2)在警车追上货车之前,两车间的最大距离是多大?3.一辆值勤的警车停在公路边,当警员发现从他旁边以10m/s的速度匀速行驶的货车严重超载时,决定前去追赶,经过5.5s后警车发动起来,并以2.5m/s2的加速度做匀加速运动,但警车的行驶速度必须控制在90km/h 以内.问:(1)警车在追赶货车的过程中,两车间的最大距离是多少?(2)警车发动后要多长时间才能追上货车?1.解法一(1)汽车开动后速度由零逐渐增大,而自行车的速度是定值.当汽车的速度还小于自行车的速度时,两者的距离越来越大,而一旦汽车的速度大于自行车的速度,两车的距离就会越来越小.因此两者速度相等时距离最大,有v汽=at=v自所以t=v自/a=2s(2)当汽车追上自行车时,两车位移相等,则v自t′=1/2at2,则可得t′=4s.解法二用数学求极值方法来求解设汽车在追上自行车之前经时间t两车相距最远.解法三用相对运动求解选匀速运动的自行车为参考系,则从运动开始到相距最远的这段时间内,汽车相对此参考系的各个物理量为初速度v0=v汽初-v自=(0-6)m/s=-6m/s末速度v S=v汽末-v自=(6-6)=0加速度a=a汽-a自=(3-0)m/s2=3m/s2所以相距最远(负号表示汽车落后)解法四用图象法求解(1)自行车和汽车的v-t图象如图所示,由于曲线与横坐标所包围的面积表示位移的大小,所以由图上可以看出:在相遇之前,在t时刻两车速度相等时,自行车的位移(矩形面积)与汽车位移(三角形面积)之差(即斜线部分)达最大,所以t=v自/a=2s(2)由图可以看出:在t时刻以后,当自行车的速度曲线与汽车的速度曲线与横轴所围成的面积相等时,表示两者的位移相等,即汽车追上了自行车.由图可以看出该时刻为t′=4s.此时v 汽=at′=3×4m/s=12m/s.2.解:(1)设警车追上货车所用时间为t1,则两车的位移分别为x警1=,x货1=追上时两车位移相等,x警1= x货1,即解得追上时所用时间t1=10 s(另一解不符合题意,舍去)(2)警车和货车速度相等时相距最远,设警车从发动到与货车同速所需的时间为t2,v警=at2,v货=v0由v警=v货得,at2=v0,即相距最远时警车所用时间此时货车的位移x货2=v0(t0+t2)=8×(2.5+4) m=52 m警车的位移两车间的最大距离△x max=x货2-x警2=52m-16m=36 m3.【答案】:(l)警车在追赶货车的过程中,当两车速度相等时.它们的距离最大,设警车发动后经过t1时间两车的速度相等.则.s货=(5.5+4)×10m = 95ms警所以两车间的最大距离△s=s货-s警=75m ………………..5分(2) v0=90km/h=25m/s,当警车刚达到最大速度时,运动时间s货’=(5.5+10)×10m=155ms警’=因为s货’>s警’,故此时警车尚未赶上货车,且此时两车距离△s’=s货’-s警’=30m警车达到最大速度后做匀速运动,设再经过△t时间迫赶上货车.则:所以警车发动后要经过才能追上货车。
相遇追及问题一、考点、热点回顾一、追及问题1.速度小者追速度大者类型图象说明匀加速追匀速①t=t0以前,后面物体与前面物体间距离增大②t=t0时,两物体相距最远为x0+Δx③t=t0以后,后面物体与前面物体间距离减小匀速追匀减速④能追及且只能相遇一次匀加速追匀减速2.速度大者追速度小者度大者追速度小者匀减速追匀速开始追及时,后面物体与前面物体间的距离在减小,当两物体速度相等时,即t=t0时刻:①若Δx=x0,则恰能追及,两物体只能相遇一次,这也是避免相撞的临界条件匀速追匀加速②若Δx<x0,则不能追及,此时两物体最小距离为x0-Δx③若Δx>x0,则相遇两次,设t1时刻Δx1=x0,两物体第一次相遇,则t2时刻两物体第二次相遇匀减速追匀加速①表中的Δx是开始追及以后,后面物体因速度大而比前面物体多运动的位移;②x0是开始追及以前两物体之间的距离;③t2-t0=t0-t1;④v1是前面物体的速度,v2是后面物体的速度.二、相遇问题这一类:同向运动的两物体的相遇问题,即追及问题.第二类:相向运动的物体,当各自移动的位移大小之和等于开始时两物体的距离时相遇.解此类问题首先应注意先画示意图,标明数值及物理量;然后注意当被追赶的物体做匀减速运动时,还要注意该物体是否停止运动了.求解追及问题的分析思路(1)根据追赶和被追赶的两个物体的运动性质,列出两个物体的位移方程,并注意两物体运动时间之间的关系.(2)通过对运动过程的分析,画出简单的图示,找出两物体的运动位移间的关系式.追及的主要条件是两个物体在追上时位置坐标相同.(3)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,等等.利用这些临界条件常能简化解题过程.(4)求解此类问题的方法,除了以上所述根据追及的主要条件和临界条件解联立方程外,还有利用二次函数求极值,及应用图象法和相对运动知识求解.相遇问题相遇问题的分析思路:相遇问题分为追及相遇和相向运动相遇两种情形,其主要条件是两物体在相遇处的位置坐标相同.(1)列出两物体运动的位移方程、注意两个物体运动时间之间的关系. (2)利用两物体相遇时必处在同一位置,寻找两物体位移间的关系. (3)寻找问题中隐含的临界条件.(4)与追及中的解题方法相同.二、典型例题【例1】物体A 、B 同时从同一地点,沿同一方向运动,A 以10m/s 的速度匀速前进,B 以2m/s 2的加速度从静止开始做匀加速直线运动,求A 、B 再次相遇前两物体间的最大距离. 【解析一】 物理分析法A 做 υA =10 m/s 的匀速直线运动,B 做初速度为零、加速度a =2 m/s 2的匀加速直线运动.根据题意,开始一小段时间内,A 的速度大于B 的速度,它们间的距离逐渐变大,当B 的速度加速到大于A 的速度后,它们间的距离又逐渐变小;A 、B 间距离有最大值的临界条件是υA =υB . ① 设两物体经历时间t 相距最远,则υA =at ② 把已知数据代入①②两式联立得t =5 s 在时间t 内,A 、B 两物体前进的距离分别为 s A =υA t =10×5 m=50 ms B =12at 2=12×2×52m =25 mA 、B 再次相遇前两物体间的最大距离为 Δs m =s A -s B =50 m -25 m =25 m 【解析二】 相对运动法因为本题求解的是A 、B 间的最大距离,所以可利用相对运动求解.选B 为参考系,则A 相对B 的初速度、末速度、加速度分别是υ0=10 m/s 、υt =υA -υB =0、a =-2 m/s 2. 根据υt 2-υ0=2as .有0-102=2×(-2)×s AB 解得A、B 间的最大距离为s AB =25 m . 【解析三】 极值法物体A 、B 的位移随时间变化规律分别是s A =10t ,s B =12at 2=12×2×t 2 =t 5.则A 、B 间的距离Δs =10t -t 2,可见,Δs 有最大值,且最大值为Δs m =4×(-1)×0-1024×(-1) m =25 m【解析四】 图象法根据题意作出A 、B 两物体的υ-t 图象,如图1-5-1所示.由图可知,A 、B 再次相遇前它们之间距离有最大值的临界条件是υA =υB ,得t 1=5 s . A 、B 间距离的最大值数值上等于ΔOυA P 的面积,即Δs m =12×5×10 m=25 m .【答案】25 m【点拨】相遇问题的常用方法(1)物理分析法:抓好“两物体能否同时到达空间某位置”这一关键,按(解法一)中的思路分析.(2)相对运动法:巧妙地选取参考系,然后找两物体的运动关系.(3)极值法:设相遇时间为t ,根据条件列方程,得到关于t 的一元二次方程,用判别式进行讨论,若△>0,即有两个解,说明可以相遇两次;若△=0,说明刚好追上或相碰;若△<0,说明追不上或不能相碰.(4)图象法:将两者的速度时间图象在同一个坐标系中画出,然后利用图象求解. 拓展如图1-5-2所示是甲、乙两物体从同一地点,沿同一方向做直线运动的υ-t 图象,由图象可以看出 ( 〕A .这两个物体两次相遇的时刻分别是1s 末和4s 末B .这两个物体两次相遇的时刻分别是2s 末和6s 末C .两物体相距最远的时刻是2s 末D .4s 末以后甲在乙的前面【解析】从图象可知两图线相交点1s 末和4s 末是两物速度相等时刻,从0→2s,乙追赶甲到2s 末追上,从2s 开始是甲去追乙,在4s 末两物相距最远,到6s 末追上乙.故选B . 【答案】B【实战演练1】(2011·新课标全国卷)甲乙两辆汽车都从静止出发做加速直线运动,加速度方向一直不变。
行程问题(一)相遇问题追及问题【基本公式】1、路程=速度×时间2、相遇问题:相遇路程=速度和×相遇时间3、追及问题:相差路程=速度差×追及时间行程问题(一)-----相遇问题【典型例题】1、老李和老刘同时从两地相对出发,老李步行每分钟走8米,老刘骑自行车的速度是老李步行的3倍,经过5分钟后两人相遇,问这两地相距多少米2、在一条笔直的公路上,王辉和李明骑车从相距900米的A、B两地同时出发,王辉每分钟行200米,李明每分钟行250米,经过多少时间两人相距2700米(分析各种情况)3、客货两车同时从甲、乙两地相对开出,客车每小时行44千米,货车每小时行52千米,两车相遇后继续以原速度前进,到达乙、甲两地后立即返回,第二次相遇时,货车比客车多行60千米。
问甲、乙两地相距多千米4、小冬从甲地向乙地走,小青同时从乙地向甲地走,当各自到达终点后,又迅速返回,各自速度不变,两人第一次相遇在距甲地40米处,第二次相遇在距乙地15米处,问甲、乙两地相距多少米5、甲村、乙村相距6千米,小张与小王分别从甲、乙两村出发,在两村之间往返行走(到达另一村后就马上返回)。
在出发后40分钟两人第一次相遇。
小王到达甲村后返回,在离甲村2千米的地方两人第二次相遇。
问小张和小王两人的速度各是多少6、小张与小王分别从甲、乙两村出发,在两村之间往返行走(到达另一村后就马上返回)。
他们离甲村千米处第一次相遇,在离乙村2千米处第二次相遇。
问他们两人第四次相遇的地点离乙村有多远(相遇指迎面相遇)7、甲、乙两辆汽车同时从东西两地相向开出,甲每小时行56千米,乙每小时行48千米,两车在离两地中点32千米处相遇。
问:东西两地间的距离是多少千米8、甲、乙两地相距15千米,小聪和小明分别从甲、乙两地同时相向而行,2小时后在离中点千米处相遇,求小聪和小明的速度。
9、甲、乙两人同时从相距50千米的两地同时出发相向而行,甲每小时行3千米,乙每小时行2千米,与甲同时同向而行的一条小狗,每小时行5千米,小狗在甲、乙之间不停往返,直到两人相遇为止。
追及相遇问题分析1.追及问题(1)追及的特点:两个物体在同一时刻到达同一位置.(2)追及问题满足的两个关系:①时间关系:从后面的物体追赶开始,到追上前面的物体时,两物体经历的时间相等.②位移关系:x2=x0+x1.其中x0为开始追赶时两物体之间的距离,x1表示前面被追赶物体的位移,x2表示后面追赶物体的位移.(3)临界条件:当两个物体的速度相等时,可能出现恰好追上、恰好避免相撞,相距最远、相距最近等情况,即出现上述四种情况的临界条件为v1=v2.2.相遇问题(1)特点:在同一时刻两物体处于同一位置.(2)条件:同向运动的物体追上即相遇;相向运动的物体,各自发生的位移的绝对值之和等于开始时两物体之间的距离时即相遇.(3)临界状态:避免相碰撞的临界状态是两个物体处于相同的位置时,两者的相对速度为零.例题1、汽车A以v A=4 m/s的速度向右做匀速直线运动,发现前方相距x0=7 m处、以v B=10 m/s的速度同向运动的汽车B正开始匀减速刹车直到静止后保持不动,其刹车的加速度大小a=2 m/s2.从此刻开始计时.(1)A追上B前,A、B间的最远距离是多少?(2)经过多长时间A恰好追上B?1.解题思路2.解题技巧(1)紧抓“一图三式”,即:过程示意图,时间关系式、速度关系式和位移关系式.(2)审题应抓住题目中的关键字眼,充分挖掘题目中的隐含条件,如“刚好”“恰好”“最多”“至少”等,往往对应一个临界状态,满足相应的临界条件.(3)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,另外还要注意最后对解的讨论分析.变式训练1、平直公路上有甲、乙两辆汽车,甲以0.5 m/s2的加速度由静止开始行驶,乙在甲的前方200 m处以5 m/s的速度做同方向的匀速运动,问:(1)甲何时追上乙?甲追上乙时的速度为多大?此时甲离出发点多远?(2)在追赶过程中,甲、乙之间何时有最大距离?这个距离为多少?过关检测1.(2014·广州联考)甲、乙两物体同时从同一地点出发,同方向做匀加速直线运动的v-t图象如图所示,则()A.甲的瞬时速度表达式为v=2tB.乙的加速度比甲的加速度大C.t=2 s时,甲在乙的前面D.t=4 s时,甲、乙两物体相遇2.(2014·孝感联考)在一大雾天,一辆小汽车以30 m/s的速度行驶在高速公路上,突然发现正前方30 m处有一辆大卡车以10 m/s的速度同方向匀速行驶,小汽车紧急刹车,刹车过程中刹车失灵.如图a、b分别为小汽车和大卡车的v-t图象,以下说法正确的是()A.因刹车失灵前小汽车已减速,不会追尾B.在t=5 s时追尾C.在t=3 s时追尾D.由于初始距离太近,即使刹车不失灵也会追尾3、某同学以校门口为原点,正东方向为正方向建立坐标系,记录了甲、乙两位同学的位置-时间(x-t)图线,如图1所示,下列说法中正确的是()图1A.在t1时刻,甲的速度为零,乙的速度不为零B.在t2时刻,甲、乙速度可能相同C.在t2时刻,甲、乙两同学相遇D.在t3时刻,乙的速度为零、加速度不为零4、甲、乙两物体相距1m,甲在后乙在前沿同一直线、同一方向运动,其v-t 图象如图2所示,下列说法正确的是()图2A.0~3s内两物体间的距离不断减小B.t=3s时两物体间的距离为5mC.t=4s时两物体第二次相遇D.在3~6s间某一时刻两物体第二次相遇5、淮北车手王克在全国摩托车越野锦标赛六盘水站中获青少年组第一名.某段时间他和另一名车手在两条平行的直车道上行驶.t=0时两车在同一计时线处.它们在四次比赛中的v-t图象如图3所示.下列说法正确的是()图3A.甲图对应的比赛中,10s时刻b车追上a车B.乙图对应的比赛中,b车和a车之间的距离一直不变C.丙图对应的比赛中,两车出发后相遇两次D.丁图对应的比赛中,两车出发后a车追不上b车6.如图4所示,一汽车停在小山坡底,突然司机发现在距坡底240m的山坡处泥石流以8m/s 的初速度、0.4 m/s2的加速度匀加速倾泄而下,假设泥石流到达坡底后速率不变,在水平地面上做匀速直线运动.图4已知司机的反应时间为1s,汽车启动后以0.5m/s2的加速度一直做匀加速直线运动.试分析汽车能否安全脱离?7.汽车正以10 m/s的速度在平直的公路上前进,突然发现正前方有一辆自行车以4 m/s的速度做同方向的匀速直线运动,汽车立即关闭油门做加速度大小为6 m/s2的匀减速运动,汽车恰好没碰上自行车,求关闭油门时汽车离自行车多远.。
追及与相遇问题一、追及问题1、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:A.初速度比较小(包括为零)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。
a、追上前,当两者速度相等时有最大距离;b、当两者位移相等时,即后者追上前者。
【例1】在十字路口,汽车以0.5m/s2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)汽车追上自行车之前,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?B.匀减速运动的物体追赶同向的匀速运动的物体时,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。
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。
a、当两者速度相等时,若追者位移仍小于被追者,则永远追不上,此时两者间有最小距离;b、若两者速度相等时,两者的位移也相等,则恰能追上,也是两者避免碰撞的临界条件;c、若两者速度相等时,追者位移大于被追者,说明在两者速度相等前就已经追上;在计算追上的时间时,设其位移相等来计算,计算的结果为两个值,这两个值都有意义。
即两者位移相等时,追者速度仍大于被追者的速度,被追者还有一次追上追者的机会,其间速度相等时两者间距离有一个较大值。
【例2】客车以30m/s的速度行驶,突然发现前方72 m处有一自行车正以6m/s的速度同向匀速行驶,于是客车紧急刹车,若以3m/s2的加速度匀减速前进,问:(1)客车是否会撞上自行车?若会撞上自行车,将会在匀减速前进多久时撞上?(2)若要保证客车不会撞上自行车,客车刹车时距离自行车至少多远?(3)若要保证客车不会撞上自行车,客车刹车时的加速度至少多大?C.匀速运动的物体甲追赶同向匀加速运动的物体乙,情形跟⑵类似。
匀速运动的物体甲追赶同向匀减速运动的物体乙,情形跟⑴类似;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。
【典型例题】类型一、机动车的行驶安全问题例1、2015年1月3日在京津高速上,司机驾驶小汽车以108km/h 的速度匀速行驶,突然发现同一车道的正前方110m 处停有一辆故障车,由于无法从其它车道避让,司机立即采取措施.司机从发现前方故障车到开始制动有1s 的反应时间,制动后小汽车以大小为a=5m/s 2的加速度刹车,请你通过计算判断这辆小汽车能否跟前方故障车发生追尾事故?请你给司机提出至少一条合理的可以防止和减少追尾的建议.【☆答案☆】见解析【解析】108/30/km h m s =,司机在反应时间内做匀速运动,1030130x v t m m ==⨯=, 刹车后做匀减速运动的位移20290090210v x m m a ===, 总位移123090120110x x x m m m =+=+=>,会发生追尾. 建议:1、不要超速,2、不要酒后驾驶,3、不要疲劳驾驶.答:会发生追尾.建议:1、不要超速,2、不要酒后驾驶,3、不要疲劳驾驶.【总结升华】决本题的关键知道汽车在反应时间内和刹车后的运动规律,结合运动学公式灵活求解,基础题.举一反三【变式】酒后驾车严重威胁交通安全.其主要原因是饮酒会使人的反应时间(从发现情况到实施操作制动的时间)变长,造成制动距离(从发现情况到汽车停止的距离)变长,假定汽车以108 km/h 的速度匀速行驶,刹车时汽车的加速度大小为8 m/s 2,正常人的反应时间为0.5 s ,饮酒人的反应时间为1.5 s ,试问:(1)驾驶员饮酒后的反制距离比正常时多几米?(2)饮酒的驾驶员从发现情况到汽车停止需多少时间?【☆答案☆】 (1)30 m (2)5.25 s【解析】 (1)汽车匀速行驶v =108 km/h =30 m/s正常情况下刹车与饮酒后刹车,从刹车到车停止这段时间的运动是一样的,设饮酒后的刹车距离比正常时多Δs ,反应时间分别为120.5 s 1.5 s t t =、=则 21()s v t t ∆=-代入数据得30 m s ∆=(2)饮酒的驾驶员从实施操作制动到汽车停止所用时间3(0)/t v a =-解得3 3.75 s t =所以饮酒的驾驶员从发现情况到汽车停止所需时间23t t t =+解得 5.25 s t =类型二、追及问题一:速度小者追赶同向速度大者例2、一辆汽车在十字路口等候绿灯,当绿灯亮时汽车以3m/s 2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。
追击和相遇问题1、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v0.若前车突然以恒定的加速度刹车,在它刚停住时,后车以前车刹车的加速度开始刹车.已知前车在刹车过程中所行驶的距离为x,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.1xB.2xC.3xD.4x2.汽车A在红绿灯前停住,绿灯亮起时起动,以0.4 m/s2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,且一直以相同的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、A、B两车沿同一直线向同一方向运动,A车的速度v A=4 m/s,B车的速度v B=10m/s.当B车运动至A车前方7 m处时,B车以a=2 m/s2的加速度开始做匀减速运动,从该时刻开始计时,则A车追上B车需要的时间是__ __s ,在A车追上B车之前,二者之间的最大距离是_ __ m.4.同一直线上的A、B两质点,相距s,它们向同一方向沿直线运动(相遇时互不影响各自的运动),A做速度为v的匀速直线运动,B从此时刻起做加速度为a、初速度为零的匀加速直线运动.若A在B前,两者可相遇______次,若B在A前,两者最多可相遇______次.5.从同一地点以30 m/s的速度先后竖直上抛两个物体,抛出时间相差2 s,不计空气阻力,两物体将在何处何时相遇?6.从相距30 km的甲、乙两站每隔15 min同时以30 km/h的速率向对方开出一辆汽车.若首班车为早晨5时发车,则6时从甲站开出的汽车在途中会遇到多少辆从乙站开出的汽车?7.如图1-2-1所示,A、B两物体相距s=7 m,A正以v1=4 m/s的速度向右做匀速直线运动,而物体B此时速度v2=10 m/s,方向向右,做匀减速直线运动(不能返回),加速度大小a=2 m/s2,从图示位置开始计时,问在什么情况下,经多少时间A追上B.图1-2-18. A球自距地面高h处开始自由下落,同时B球以初速度v0正对A球竖直上抛,空气阻力不计.问:(1)要使两球在B球上升过程中相遇,则v0应满足什么条件?(2)要使两球在B球下降过程中相遇,则v0应满足什么条件?9、一辆汽车在十字路口等候绿灯,当绿灯亮时汽车以3 m/s2的加速度开始加速行驶,恰在这时一辆自行车以6 m/s的速度匀速驶来,从后边超过汽车.试求:汽车从路口启动后,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?10、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V作匀速运动,于是司机立即使车作匀减速运动,2加速度大小为a,要使两车不致相撞,求出a应满足关式.11、[易错题]甲、乙两质点同时开始在彼此平行且靠近的两水平轨道上同时运动,甲在前,乙在后,相距s .甲初速度为零,加速度为a ,做匀加速直线运动;乙以速度0v 做匀速运动,关于两质点在相遇前的运动,某同学作了如下分析:设两质点相遇前,它们之间的距离为s ∆,则t v s at s 0221-+=∆,当a v t 0=时,两质点间距离s ∆有最小值,也就是两质点速度相等时,两质点之间距离最近.你觉得他的分析是否正确?如果认为是正确的,请求出它们的最小距离;如果认为是不正确的,请说明理由并作出正确的分析.12、如下图所示,小球甲从倾角θ=30°的光滑斜面上高h =5 cm 的A 点由静止释放,同时小球乙自C 点以速度v 0沿光滑水平面向左匀速运动,C 点与斜面底端B 处的距离L =0.4 m .甲滑下后能沿斜面底部的光滑小圆弧平稳地朝乙追去,甲释放后经过t =1 s 刚好追上乙,求乙的速度v 0.13、在水平轨道上有两列火车A 和B 相距x ,A 车在后面做初速度为v 0、加速度大小为2a 的匀减速直线运动,而B 车同时做初速度为零、加速度为a 的匀加速直线运动,两车运动方向相同.要使两车不相撞,求A 车的初速度v 0满足什么条件.14、一列货车以28.8 km/h的速度在平直铁路上运行,由于调度失误,在后面600 m 处有一列快车以72 km/h的速度向它靠近.快车司机发觉后立即合上制动器,但快车要滑行2000 m才停止.试判断两车是否会相碰.15、公共汽车从车站开出以4 m/s的速度沿平直公路匀速行驶,2 s后一辆摩托车从同一车站开出匀加速追赶,加速度为2 m/s2,试问:(1)摩托车出发后,经多少时间追上汽车?(2)摩托车追上汽车时,离出发处多远?(3)摩托车追上汽车前,两者最大距离是多少?16、一列火车以v1的速度直线行驶,司机忽然发现在正前方同一轨道上距车为s处有另一辆火车正沿着同一方向以较小速度v2做匀速运动,于是他立即刹车,为使两车不致相撞,则a应满足什么条件?1、【解析】两车同时刹车,则两车将滑行相同的距离s 而停止,由于前车刹车停止后后车接着刹车,所以后车比前车多运动的位移(即题中所求最小间距)即为前车刹车时间内后车以原速运动的位移.由刹车过程的平均速度等于原速的21,故前车刹车过程中,后车以原速运动的位移为2s . 【答案】 B2、【解析】 若A 车在加速过程中与B 车相遇,设运动时间为t ,则:21at 2=v B t ,解得:t =4.0822⨯=a v B s=40 s >30 s ,可见,A 车加速30 s 内并未追及B 车.因加速30 s 后,v A =12 m/s >v B =8 m/s ,故匀速运动过程中可追及B 车. 【答案】 C3、【解析】 设在B 车减速过程中A 车追及B 车,其间历时为t ,则:v A t =v B t -21at 2+7,代入数据解得:t =7 s(取有意义值).而B 车减速至零,历时t 0=av B=5 s <t ,故上解错误.正确的解答应为:v A t =av B 22+7,所以:t =AB v a v 7)2(2+=8 s 两车等速时间距最大,B 车减速至A 、B 等速历时: t 1=2410-=-a v v A B s=3 s ,所以A 、B 两车最大间距为 : Δs m =v B t 1-21at 12+7-v A t 1 =10×3 m-21×2×32 m+7 m-4×3 m =16 m 【答案】8;164、【解析】 若A 车在前匀速运动,B 车在后匀加速追赶A 车,两车等速时相距最远(间距大于s ),故B 车追及A 车时必有v B >v A ,以后B 车在前,两车间距逐渐增大,不可能再相遇.若B 车在前匀加速运动,A 车在后匀速运动,若追及时两车恰等速,因以后v B >v A ,不可再次相遇,即只能相遇1次;但若A 车追及B 车时v A >v B ,相遇后A 车超前,但由于B车速度不断增大,仍能再次追及A 车,即能相遇2次. 【答案】 1;25、【解析】 设第一物体上抛t s 后相遇,则: 30t -21×10t 2=30×(t -2)- 21×10×(t -2)2解得:t =4 s,相遇高度h =30t -21×10t 2=40 m. 【答案】 距地40 m ,第一物体抛出后4 s 相遇6、【解析】 每车在两站间运动时间t =vs=1 h.当6时某车从甲站开出时,乙站的首发车已进甲站,此时路上已有3辆车在路途中,且乙站恰有一车待发.当该车行至乙站时历时1 h ,乙站将又发出4辆车,故最多可有7辆车相遇. 【答案】 7辆7、【解析】 物体B 的运动时间为t B =210=a v A s=5 s在此时间内B 前进了 s B =v ·t B =210×5 m=25 m ; 这时A 前进了 s A =v A t B =4×5 m=20 m可见在此时间内A 没有追上B ,必须在B 停止后,A 才能追上B .故A 追上B 的时间为t =4257+=+A B v s s s=8 s 【答案】 8 s 8、【解析】 两球相遇时位移之和等于h .即: 21gt 2+(v 0t -21gt 2)=h所以:t =0v h . 而B 球上升的时间:t 1=gv 0,B 球在空中运动的总时间: t 2=g v02 (1)欲使两球在B 球上升过程中相遇,则有: t <t 1,即0v h <gv0 , 所以v 0>gh (2)欲使两球在B 球下降过程中相遇,则有: t 1<t <t 2 即:gv 0<0v h <g v02 所以:22gh<v 0<gh 【答案】 (1)v 0>gh (2) 22gh<v 0<gh9、解析:【方法一:公式法】画出汽车和自行车的行程草图如图所示,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.设经过时间t 两车之间的距离最大.则有:v 汽=at =v 自 所以t =v 自a =63s =2 s Δs m =s 自-s 汽=v 自t -12at 2=6×2 m-12×3×22 m =6 m【方法二:图象法】画出自行车和汽车的速度-时间图象如图所示,自行车的位移s 自等于其图线与时间轴围成的矩形的面积,而汽车的位移s 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 =t 0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由a =6t 0=3得t 0=2 s 当t =2 s 时两车的距离最大:Δs m =126 m【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为Δs ,则: Δs =v 自t -12at 2=6t -32t 2当t =-62×(-32)=2 s 时Δs 有极大值 : Δs m =-624×(-32)m =6 m.【方法四:相对运动法】选自行车为参考系,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,汽车相对此参考系的各个物理量分别为:v 0=-6 m/s ,a =3 m/s 2,v =0对汽车,由公式v =v 0+at 得 t =v -v 0a =0-(-6)3s =2 s 又知:v 2-v 02=2as 所以有s =v 2-v 022a =0-(-6)22×3m =-6 m , 相距最远为6 m 【答案:2 s , 6 m 】10、解析:设经过t 时刻两车相遇,则有21221at t V S t V -=+,整理得:02)(2122=+-+S t V V at ,要使两车不致相撞,则上述方程无解,即08)(442122<--=-=∆aS V V ac b ,解得S V V a 2)(221-≥. 答案:SV V a 2)(221-≥ [规律总结]无论那种追及或相遇问题,都可以建立位移和时间关系方程进行求解,在分析时注意区分几种追碰(或规避)情况的条件:(1)两物体同方向运动且开始相距一定距离,设前后物体的加速度分别为1a 、2a ,以下几种情况能追及(碰):①二者同向加速,12a a >,如果二者速度相等时距离等于零,则能追上;若二者速度相等时距离不等于零则以后无法追上;;②二者同向加速,12a a <;③前一物体减速,后一物体加速,一定能追及;④前一物体加速,后一物体减速,如果二者速度相等时不能追上则以后无法追及;⑤二者均减速运动,12a a <,如果二者速度相等时不能追及则无法追及;12a a >,二者不相撞的安全条件是二者速度等于零时后一物体恰好追上前一物体.(2)两物体相反方向运动,列写位移和时间关系方程即可求解.11、解析:不正确.在两质点相遇之前,它们之间的距离s ∆也可能不断减小,直到0=∆s (相遇),而不存在先变小后变大的情况,这完全取决于两质点之间的初始距离s 与0v 、a 之间的大小关系.由s t v at s +-=∆0221可解得:判断式as v 220-=∆.当as v 22≥,即avs 220≤时,甲、乙之间的距离始终在减小,直至相遇(最小距离0=∆s ),两质点相遇前不会出现s ∆最小的情况.当as v 22<,即avs 220>时,甲与乙不可能相遇,当av t 0=时,两质点之间的距离最近,a v s s 22min -=∆. 答案:(略)12、【解析】设小球甲在光滑斜面上运动的加速度为a ,运动时间为t 1,运动到B处时的速度为v 1,从B 处到追上小球乙所用时间为t 2,则 : a =g sin 30°=5 m/s 2由hsin 30°=12at 21 得:t 1=4ha=0.2 s t 2=t -t 1=0.8 s , v 1=at 1=1m/s , v 0t +L =v 1t 2代入数据解得: v 0=0.4 m/s. 【答案】 0.4 m/s13、在水平轨道上有两列火车A 和B 相距x ,A 车在后面做初速度为v 0、加速度大小为2a 的匀减速直线运动,而B 车同时做初速度为零、加速度为a 的匀加速直线运动,两车运动方向相同.要使两车不相撞,求A 车的初速度v 0满足什么条件.【解析】 A 、B 车的运动过程(如右图),利用位移公式、速度公式求解. 对A 车有: x A =v 0t +12×(-2a )×t2v A =v 0+(-2a )×t对B 车有: x B =12at 2,v B =at 两车有: x =x A -x B追上时,两车不相撞的临界条件是v A =v B 联立以上各式解得v 0=6ax故要使两车不相撞,A 车的初速度v 0应满足的条件是v 0≤6ax . 【答案】 v 0≤6ax14、【解析】 两车速度相等恰追及前车,这是恰不相碰的临界情况,因此只要比较两车等速时的位移关系,即可明确是否相碰.因快车减速运动的加速度大小为: a =2000220222⨯=s v 快 m/s 2=0.1 m/s 2. 故快车刹车至两车等速历时: t =1.0820-=-a v v 货快 s=120 s. 该时间内两车位移分别是: s 快=v 快t -21at 2=20×120 m-21×0.1×1202 m=1680 ms 货=v 货t =8×120 m=960 m因为s 快>s 货+s 0=1560 m,故两车会发生相撞. 小结:该题还有多种讨论方法,如讨论两车相遇时速度关系或利用相对运动知识求解,请同学们练习.。
高中物理相遇和追及问题(完整版)相遇追及问题一、考点、热点回顾一、追及问题1.速度小者追速度大者类型图象说明匀加速追匀速①t=t以前,后面物体与前面物体间距离增大②t=t时,两物体相距最远为x+Δx③t=t以后,后面物体与前面物体间距离减小④能追及且只能相遇一次匀速追匀减速匀加速追匀减速2.速度大者追速度小者度大者追速度小者匀减速追匀速开始追及时,后面物体与前面物体间的距离在减小,当两物体速度相等时,即t=t0时刻:①若Δx=x0,则恰能追及,两物体只能相遇一次,这也是避免相撞的临界条件②若Δx<x0,则不能追匀速追匀加速匀减速追匀加速及,此时两物体最小距离为x0-Δx③若Δx>x0,则相遇两次,设t1时刻Δx1=x0,两物体第一次相遇,则t2时刻两物体第二次相遇①表中的Δx是开始追及以后,后面物体因速度大而比前面物体多运动的位移;②x是开始追及以前两物体之间的距离;③t2-t=t-t1;④v1是前面物体的速度,v2是后面物体的速度.二、相遇问题这一类:同向运动的两物体的相遇问题,即追及问题.第二类:相向运动的物体,当各自移动的位移大小之和等于开始时两物体的距离时相遇.解此类问题首先应注意先画示意图,标明数值及物理量;然后注意当被追赶的物体做匀减速运动时,还要注意该物体是否停止运动了.求解追及问题的分析思路(1)根据追赶和被追赶的两个物体的运动性质,列出两个物体的位移方程,并注意两物体运动时间之间的关系.(2)通过对运动过程的分析,画出简单的图示,找出两物体的运动位移间的关系式.追及的主要条件是两个物体在追上时位置坐标相同. (3)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,等等.利用这些临界条件常能简化解题过程.(4)求解此类问题的方法,除了以上所述根据追及的主要条件和临界条件解联立方程外,还有利用二次函数求极值,及应用图象法和相对运动知识求解.相遇问题相遇问题的分析思路:相遇问题分为追及相遇和相向运动相遇两种情形,其主要条件是两物体在相遇处的位置坐标相同.(1)列出两物体运动的位移方程、注意两个物体运动时间之间的关系.(2)利用两物体相遇时必处在同一位置,寻找两物体位移间的关系.(3)寻找问题中隐含的临界条件.(4)与追及中的解题方法相同.二、典型例题【例1】物体A、B同时从同一地点,沿同一方向运动,A以10m/s的速度匀速前进,B以2m/s2的加速度从静止开始做匀加速直线运动,求A、B再次相遇前两物体间的最大距离.【解析一】物理分析法A做υA=10 m/s的匀速直线运动,B做初速度为零、加速度a=2 m/s2的匀加速直线运动.根据题意,开始一小段时间内,A的速度大于B的速度,它们间的距离逐渐变大,当B的速度加速到大于A的速度后,它们间的距离又逐渐变小;A、B间距离有最大值的临界条件是υA=υB.①设两物体经历时间t相距最远,则υA=at ②把已知数据代入①②两式联立得t=5 s 在时间t内,A、B两物体前进的距离分别为s A=υA t=10×5 m=50 ms B=12at2=12×2×52 m=25 mA、B再次相遇前两物体间的最大距离为Δs m=s A-s B=50 m-25 m=25 m【解析二】相对运动法因为本题求解的是A、B间的最大距离,所以可利用相对运动求解.选B为参考系,则A相对B的初速度、末速度、加速度分别是υ0=10 m/s、υt=υA-υB=0、a=-2 m/s2.根据υt2-υ0=2as.有0-102=2×(-2)×s AB解得A、B间的最大距离为s AB=25 m.【解析三】极值法物体A、B的位移随时间变化规律分别是s A=10t,s B=12at2=12×2×t2=t5.则A、B间的距离Δs=10t-t2,可见,Δs有最大值,且最大值为Δs m=4×(-1)×0-1024×(-1)m=25 m【解析四】图象法根据题意作出A、B两物体的υ-t图象,如图1-5-1所示.由图可知,A、B再次相遇前它们之间距离有最大值的临界条件是υA=υB,得t1=5 s.A、B间距离的最大值数值上等于ΔOυA P的面积,即Δs m=12×5×10 m=25 m.【答案】25 m【点拨】相遇问题的常用方法(1)物理分析法:抓好“两物体能否同时到达空间某位置”这一关键,按(解法一)中的思路分析.(2)相对运动法:巧妙地选取参考系,然后找两物体的运动关系.(3)极值法:设相遇时间为t,根据条件列方程,得到关于t的一元二次方程,用判别式进行讨论,若△>0,即有两个解,说明可以相遇两次;若△=0,说明刚好追上或相碰;若△<0,说明追不上或不能相碰.(4)图象法:将两者的速度时间图象在同一个坐标系中画出,然后利用图象求解.拓展如图1-5-2所示是甲、乙两物体从同一地点,沿同一方向做直线运动的υ-t图象,由图象可以看出(〕A.这两个物体两次相遇的时刻分别是1s末和4s末B.这两个物体两次相遇的时刻分别是2s末和6s末C.两物体相距最远的时刻是2s末D.4s末以后甲在乙的前面【解析】从图象可知两图线相交点1s末和4s末是两物速度相等时刻,从0→2s,乙追赶甲到2s 末追上,从2s开始是甲去追乙,在4s末两物相距最远,到6s末追上乙.故选B.【答案】B【实战演练1】(2011·新课标全国卷)甲乙两辆汽车都从静止出发做加速直线运动,加速度方向一直不变。
行程问题(一)相遇问题追及问题【基本公式】1、路程=速度×时间2、相遇问题:相遇路程=速度和×相遇时间3、追及问题:相差路程=速度差×追及时间行程问题(一)—--——相遇问题【典型例题】1、老李和老刘同时从两地相对出发,老李步行每分钟走8米,老刘骑自行车的速度是老李步行的3倍,经过5分钟后两人相遇,问这两地相距多少米?2、在一条笔直的公路上,王辉和李明骑车从相距900米的A、B两地同时出发,王辉每分钟行200米,李明每分钟行250米,经过多少时间两人相距2700米?(分析各种情况)3、客货两车同时从甲、乙两地相对开出,客车每小时行44千米,货车每小时行52千米,两车相遇后继续以原速度前进,到达乙、甲两地后立即返回,第二次相遇时,货车比客车多行60千米.问甲、乙两地相距多千米?4、小冬从甲地向乙地走,小青同时从乙地向甲地走,当各自到达终点后,又迅速返回,各自速度不变,两人第一次相遇在距甲地40米处,第二次相遇在距乙地15米处,问甲、乙两地相距多少米?5、甲村、乙村相距6千米,小张与小王分别从甲、乙两村出发,在两村之间往返行走(到达另一村后就马上返回)。
在出发后40分钟两人第一次相遇。
小王到达甲村后返回,在离甲村2千米的地方两人第二次相遇。
问小张和小王两人的速度各是多少?6、小张与小王分别从甲、乙两村出发,在两村之间往返行走(到达另一村后就马上返回)。
他们离甲村3.5千米处第一次相遇,在离乙村2千米处第二次相遇.问他们两人第四次相遇的地点离乙村有多远?(相遇指迎面相遇)7、甲、乙两辆汽车同时从东西两地相向开出,甲每小时行56千米,乙每小时行48千米,两车在离两地中点32千米处相遇。
问:东西两地间的距离是多少千米?8、甲、乙两地相距15千米,小聪和小明分别从甲、乙两地同时相向而行,2小时后在离中点0.5千米处相遇,求小聪和小明的速度。
9、甲、乙两人同时从相距50千米的两地同时出发相向而行,甲每小时行3千米,乙每小时行2千米,与甲同时同向而行的一条小狗,每小时行5千米,小狗在甲、乙之间不停往返,直到两人相遇为止。
追及和相遇问题注意“两个关系”和“一个条件”,“两个关系”即时间关系和位移关系;“一个条件”即两者速度相等,它往往是物体间能否追上或两物体距离最大、最小的临界条件,也是分析判断问题的切入点.一、匀速追匀加速:1. 如图(甲)所示,A车原来临时停在一水平路面上,B 车在后面匀速向A车靠近,A车司机发现后启动A车,以A车司机发现B车为计时起点(t=0), A B两车的v-t图象如图(乙)所示•已知B车在第1s内与A车的距离缩短了x i=12mo(1)求B车运动的速度V B和A车的加速度a的大小.(2)若A B两车不会相撞,则A车司机发现B车时(t=0)两车的距离s o应满足什么条件?2. 一个步行者以6m/s的最大速率跑步去追赶被红灯阻停的公共汽车,当他距离公共汽车25m时,绿灯亮了,汽车以1m/s2的加速度匀加速启动前进,问:人能否追上汽车?若能追上,则追车过程中人共跑了多少距离?若不能追上,人和车最近距离为多少?二、匀速追匀减速:(刹车要计算静止,比较一下静止时是否追上,用静止的时间算)1. 当汽车B在汽车A前方7m时,A正以v a =4m/s的速度向前做匀速直线运动,而汽车B此时速度V b=10m/s, 并关闭油门向前做匀减速直线运动,加速度大小为2m/s2。
此时开始计时,则A追上B需要的时间是多少?2. 甲、乙两车在同一条平直公路上运动,甲车以10 m/s的速度匀速行驶,经过车站A时关闭油门以4m/s2的加速度匀减速前进,2s后乙车与甲车同方向以1m/s2的加速度从同一车站A出发,由静止开始做匀加速运动,问乙车出发后多少时间追上甲车?1. 一小汽车从静止开始以3m/s2的加速度行驶,恰有一自行车以6m/s的速度从车边匀速驶过•求:(1)小汽车从开动到追上自行车之前经过多长时间两者相距最远?此时距离是多少?(2)小汽车什么时候追上自行车,此时小汽车的速度是多少?2. 一辆值勤的警车停在公路边,当警员发现从他旁边以8m/s 的速度匀速行驶的货车有违章行为时,决定前去追赶,经2.5s,警车发动起来,以加速度2m/s2做匀加速运动。
试问:(1)警车要多长时间才能追上货车?(2)在警车追上货车之前,两车间的最大距离是多少?3. 羚羊从静止开始奔跑,经过50m距离能加速到最大速度25m/s,,并能维持一段较长的时间;猎豹从静止开始奔跑,经过60m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xm时开始攻击,羚羊则在猎豹开始攻击后 1.0s 才开始奔跑,假定羚羊和猎豹在加速阶段分别做匀加速运动,且沿同一直线奔跑.求:(1)猎豹要在其最大速度减速前追到羚羊,x值应在什么范围?(2)猎豹要在其加速阶段追上羚羊,x 值应在什么范围?1甲乙两车在一平直道路上同向运动,其 v-t 图象如图所示,图中 A OPQ 和A 0Q ■的面积分别为S 1和S 2(S l <S 2)O 初始时,甲车在乙车前方 S o 处。
A. 若S o =S i +S 2,两车不会相遇B. 若S o <S i ,两车相遇2次C. 若S o =S i ,两车相遇1次D. 若S o =S 2,两车相遇1次2.甲、乙两车在公路上沿同一方向做直线运动,它们的v — t 图象如图所示.两图象在t = t i 时相交于P 点,P 在横轴上的投影为 Q △ OPQ 勺面积为S.在t = 0 时刻,乙车在甲车前面,相距为 d .已知此后两车相遇两次,且第一次相遇的时刻 为t ',则下面四组t '和d 的组合可能的是, , 1 1A . t = 11, d = SB. t = ^t 1, d = 4SC.*1, d = 2SD . L=苏 d = 3S五、匀加速追匀减速:1.如图所示,A B 两个物体相距7 m 时,A 在水平拉力和摩擦力的作用下,以V A = 4 m/s向右做匀速直线运动,而物体 B 此时的速度是V B = 10 m/S ,方向向右,它在摩擦力作用下做匀减速直线运动,加速度大小 是2 m/S 2,从图示位置开始计时,经过多少时间A 追上B?A ~~B77777/77777777777777777777?六、匀减速追匀速:1. 汽车正以10m/S 的速度在平直公路上前进, 速直线运动,汽车立即关闭油门做加速度大小为 门时汽车离自行车多远?2. 一辆客车在平直公路以 30m/S 的速度行驶,突然发现正前方40m 处有一货车正以20m/s 的速度沿同一2方向匀速行驶,于是客车立刻刹车,以 2m/s 的加速度做匀减速直线运动,问此后的过程中客车能否撞到货车?突然发现正前方有一辆自行车以4m/s 的速度做同方向的匀6m/S 2的匀减速运动,汽车恰好不碰上自行车。
求关闭油t1. A 、B 两车在同一直线上向右匀速运动,B 车在A 车前,A 车的速度大小为 V=8m/s , B 车的速度大小为V 2=20m/s ,如图所示。
当 A B 两车相距x o =28m 时,B 车因前方突发情况紧急刹车(已知刹车过程的运动可 2视为匀减速直线运动),加速度大小为a =2m/s ,从此时开始计时,求:(1)从安全行驶的角度考虑,为避免两车相撞,在题设条件下,求 小加速度.2. 右图是甲乙两物体从同一地点沿同一方向运动的速度一时间图象,其 中 12=2t1,则A. 在11时刻乙物体在前,甲物体在后B. 甲的加速度比乙小C. 在t i 时刻甲乙两物体相遇D. 在t 2时刻甲乙两物体相遇八、其他追及问题: 1.如图所示,相邻两车站间距相等,在一条直线上•车在两站间行驶时平均速度均为v 车,每次靠站停顿 时间均为t .某同学位于车站 1与车站2之间离车站2较近的某一位置,当车从车站3开动的同时,他向车站2以平均速度v 人奔跑,并恰能赶上汽车,车长不计•于是该同学得出结论:若他仍以此平均速度从 原位置向车站A 车在B 车刹车的同时也应刹车的最结论成立的初位置须满足的条件是什么?1奔跑,也一定能赶得上这辆班车•请你通过计算判断这位同学的结论是否正确?并分析此2. 汽车前方120m有一自行车正以6m/s的速度匀速前进,汽车以18m/s的速度追赶自行车,若两车在同一条公路不同车道上作同方向的直线运动,求:(1)经多长时间,两车第一次相遇?(2)若汽车追上自行车后立即刹车,汽车刹车过程中的加速度大小为2m/s2,则再经多长时间两车第二次相遇?3. 一客车从静止开始以加速度a做匀加速直线运动的同时,在车尾的后面离车头x远的地方有一乘客以某一恒定速度V正在追赶这辆客车,已知司机从车头反光镜内能看到离车头的最远距离为X o(即人离车头距离超过X o,司机不能从反光镜中看到该人),同时司机从反光镜中看到该人的像必须持续时间在t o内才能注意到该人,这样才能制动客车使车停下来,该乘客要想乘坐上这辆客车,追赶客车匀速运动的速度v 所满足条件的表达式是什么?若a= 1.0 m/s 2, x = 30 m, x o= 20 m , t o = 4.0 s,求v的最小值。
九、接力问题:(匀速追匀加速)1. 甲乙两同学在直跑道上进行4X 100m接力,他们在奔跑时有相同的最大速度,最大速度为10m/s,乙从静止开始全力奔跑需跑出25m才能达到最大速度,这一过程可看做是匀加速直线运动,现在甲持棒以最大速度向乙奔来,乙在接力区伺机全力奔出•若要求乙接棒时奔跑的速度达到最大速度的80%贝(1)按题目描述的,接力的过程甲做什么运动,乙又是做什么运动?平均速度之比是多少?(2)乙在接力区须奔出多少距离?(3)如果乙是傻傻站着接棒,接到棒后才从静止开始全力奔跑,这样会浪费多少时间?2. 甲乙两运动员在训练交接棒的过程中发现:甲经短距离加速后能保持9m s的速度跑完全程;乙从起跑后到接棒前的运动是匀加速的。
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S0 13.5m处作了标记,并以9m.: s的速度跑到此标记时向乙发出起跑口令。
乙在接力区的前端听口令时起跑,并恰好在速度达到与甲相同时被甲追上,完成交接棒。
已知接力区的长度为L 20m。
求:(1)此次练习中乙在接棒前的加速度a。
(2)在完成交接棒时乙离接力区末端的距离。
十、匀变速直线运动中的极值问题:1.汽车由甲地从静止出发沿平直公路驶向乙地停下。
在这段时间内,汽车可做匀速运动,也可做加速度为a匀变速运动。
已知甲、乙两地相距S,那么要使汽车从甲地到乙地所用时间最短,汽车应如何运动?最短时间为多少?十一、红绿灯问题:1 •如图所示,以8m/s匀速行驶的汽车即将通过路口,绿灯还有2 s将熄灭,此时汽车距离停车线18m。
该车加速时最大加速度大小为 2 m/s2,减速时最大加速度大小为5m/s2。
此路段允许行驶的最大速度为12.5m/s,下列说法中正确的有A .如果立即做匀加速运动,在绿灯熄灭前汽车可能通过停车线B •如果立即做匀加速运动,在绿灯熄灭前通过停车线汽车一定超速C .如果立即做匀减速运动,在绿灯熄灭前汽车一定不能通过停车线D.如果距停车线5m处减速,汽车能停在停车线处2. 在某市区内,一辆小汽车在公路上以速度v i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14.0 m后停下来。
在事故现场测得AB = 17.5 m, BC = 14.0 m, BD = 2.6 m.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?。