第1章 习题课2 追及与相遇问题-2021-2022学年高中物理必修1【名师导航】同步Word教参(教科版)

习题课2　追及与相遇问题 (教师用书独具) [学习目标]　1.理解追及与相遇问题的实质．　2.会分析追及问题的临界条件．　3.掌握求解追及问题的思路与方法． 　对“追及”与“相遇”问题的认识 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1】　如图所示，甲、乙两车沿着同一条平直公路同向行驶，甲车以20 m/s的速度匀速运动，乙车原来速度为8 m/s，从距甲车80 m处以大小为4 m/s2的加速度做匀加速运动，问：乙车经多少时间能追上甲车？ 思路点拨：①分析两车的运动性质． ②找出两车位移关系，列式求解． [解析]　设经时间t乙车追上甲车．在这段时间内甲、乙两车位移分别为 x甲＝v甲t，x乙＝v乙t＋at2 追上时的位移条件为x乙＝x甲＋x0 即20t＋80＝8t＋2t2 整理得：t2－6t－40＝0 解得：t1＝10 s，t2＝－4 s(舍) 乙车经10 s能追上甲车． [答案]　10 s 解决追及与相遇问题的常用方法 (1)物理分析法 抓住“两物体能否同时到达空间某位置”这一关键，认真审题，挖掘题中的隐含条件，在头脑中建立起一幅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． (2)图像法：将两者的速度—时间图像在同一坐标系中画出，然后利用图像求解． (3)数学分析法：设从开始至相遇时间为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． 1．一辆汽车以3 m/s2的加速度开始启动的瞬间，另一辆以6 m/s的速度做匀速直线运动的自行车恰好从汽车的旁边通过． (1)汽车一定能追上自行车吗？若能追上，汽车经多长时间追上？追上时汽车的瞬时速度多大？ (2)在汽车追上自行车前，当v汽<v自时，两者间的距离如何变化？当v汽>v自时，两者间的距离如何变化？汽车追上自行车前多长时间与自行车相距最远？此时的距离是多大？ [解析]　(1)因为汽车做加速运动，自行车做匀速运动，故汽车一定能追上自行车．汽车追上自行车时，两者位移相等，x汽＝x自，即at2＝v自t 得：t＝ s＝4 s＝ v汽＝at＝3×4 m/s＝12 m/s. (2)开始阶段，v汽<v自，两者间的距离逐渐变大．后来v汽>v自，两者间的距离又逐渐减小．所以汽车追上自行车前，当v汽＝v自时，两者距离最大. 设经过时间t1，汽车速度等于自行车速度，则 at1＝v自 代入数据得t1＝2 s 此时x自′＝v自t1＝6×2 m＝12 m x汽′＝×3×22 m＝6 m＝at 最大距离Δx＝x自′－x汽′＝6 m. [答案]　(1)能　4 s　12 m/s (2)见解析 追及问题的分析思路及临界条件 1．追及问题中的两个关系和一个条件 (1)两个关系：即时间关系和位移关系，这两个关系可通过画草图得到． (2)一个条件：即两者速度相等，它往往是物体间能否追上、追不上或(两者)距离最大、最小的临界条件，也是分析判断的切入点． 2．能否追上的判断方法 物体B追赶物体A：开始时，两个物体相距x0.若vA＝vB时，xA＋x0≤xB，则能追上；若vA＝vB时，xA＋x0>xB，则没有追上． 3．若被追赶的物体做匀减速直线运动，一定要注意判断追上前该物体是否已经停止运动． 4．解题思路和方法 分析物体运动过程→画运动示意图→找两物体位移关系→列位移方程 【例2】　某人离公共汽车尾部20 m，以速度v向汽车匀速跑过去，与此同时，汽车以1 m/s2的加速度从静止启动，做匀加速直线运动．试问，此人的速度v分别为下列数值时，能否追上汽车？如果能，要用多长时间？如果不能，则他与汽车之间的最小距离是多少？ (1)v＝6 m/s；(2)v1＝7 m/s. 思路点拨：①分析两者的运动性质，求出达共速所用时间． ②分别求出各自达共速时位移，利用位移关系分析判断能否追上及最小距离． [解析]　(1)当汽车速度达到6 m/s时，所需的时间 t＝ s＝6 s＝ 在这段时间内的人的位移x1＝vt＝6×6 m＝36 m