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省锡中高一物理运动习题课讲义(2)
——两物体追及相遇问题的处理
高一物理备课组
一、追及和相遇问题及特点:
1.两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。
2.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。
二、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。
三、例题分析:
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:
(1)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?
(2)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?
例2:汽车从静止开始以1m/s2的加速度前进,车后相距x0=25m处的某人同时开始以6m/s的速度匀速追车,两者运动方向相同,问能否追上?若追不上,求人车间的最小距离为多少?
例3:某人骑自行车以v1=4m/s的速度匀速前进,某时刻在他前面L=7m处有一辆v2=10m/s的速度同向行驶的汽车开始刹车,刹车的加速度是2m/s2,问经过多长时间此人能追上汽车?
练习1:一列快车正以20m/s的速度在平直的轨道上运行时,发现前面180m处有一列货车正以6m/s的速度匀速同向行驶,快车司机立刻合上制动阀,加速度大小为0.5m/s2,问
(1)是否会发生碰撞,若未碰撞,请求出运动中两车的最近距离;
(2)若碰撞,求出快车刹车后经多长时间发生碰撞,碰撞地点离开始刹车处有多远?
练习2:A火车以v1=20m/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v2=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?
例4、黑豹发现10m远处有一只野狗后,开始以一定的加速度追赶,与此同时野狗发现黑豹后,也立刻以一定的加速度逃跑,设两只动物都沿直线奔跑,试根据图的v-t图象描述一下黑豹和野狗的运动情况(黑豹一直做加速运动),以及黑豹在20 s内能否追上野狗?
练习3、一辆摩托车能达到的最大速度为30m/要,要想在3min内由静止起沿一条平直公路追上在前面
100m处正以20m/s的速度匀速行驶的汽车,则摩托车必须以多大的加速度起动?
甲同学的解法是:设摩托车恰好在3min时追上汽车,则,代入数据得a=0.28m/s2.
乙同学的解法是:设摩托车追上汽车时,摩托车的速度恰好是30m/s,则代入数据得a=0.1m/s2. 你认为他们的解法正确吗? 若错误请说明理由, 并写出正确的解法.
练习4、甲乙两辆汽车在平直的公路上沿同一方向作直线运动,t=0时刻同时经过公路旁的同一个路标.在描述两车运动的v-t图中(如图),直线a、b分别描述了甲乙两车在0-20s的运动情况.关于两车之间的位置关系,下列说法正确的是( ) 内容过长,仅展示头部和尾部部分文字预览,全文请查看图片预览。 ?
7.客车以20m/s的速度行驶, 突然发现同轨前方120m处有一列车正以6m/s的速度匀速前进. 于是客车紧急刹车, 以0.8m/s2的加速度匀减速运动, 试判断两车能否相撞?
8.一辆长途客车正在以v0=20m/s的速度匀速行驶.突然,司机看见车的正前方x=33m处有一只狗,如图(甲)所示,司机立即采取制动措施.若从司机看见狗开始计时(t=0),长途客车的“速度—时间”图象如图(乙)所示.
(1)求长途客车从司机发现狗至客车停止运动的这段时间内前进的距离;
(2)求长途客车制动时的加速度;
(3)若狗以v=4m/s的速度与长途客车同向奔跑,狗会不会被撞?
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