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专题强化二 追及相遇问题
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1.追及相遇问题的实质就是分析两物体在相同时间内能否到达相同的空间位置。
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2.追及相遇问题的基本物理模型(以甲车追乙车为例)
(1)无论v甲增大、减小或不变,只要v甲<v乙,甲、乙的距离不断增大。
(2)若v甲=v乙,甲、乙的距离保持不变。
(3)无论v甲增大、减小或不变,只要v甲>v乙,甲、乙的距离不断减小。
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3.分析思路
可概括为“一个临界条件”“两个等量关系”。
(1)一个临界条件:速度相等。它往往是物体间能否追上或两者距离最大、最小的临界条件,也是分析、判断问题的切入点。
(2)两个等量关系:时间等量关系和位移等量关系。通过画草图找出两物体的位移关系是解题的突破口。
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[典例] 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v0、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v0满足什么条件。(试用多种方法求解)
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[思路点拨] (1)两车不相撞的临界条件是,A车追上B车时其速度与B车相等。
(2)画出运动示意图,设A、B两车从相距x到A车追上B车时,A车的位移为xA、末速度为vA、所用时间为t;B车的位移为xB、末速度为vB,运动过程如图所示。
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规律总结
“三方法”巧解追及相遇问题
(1)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,若追不上则在两物体速度相等时有最小距离。
(2)函数法: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无正实数解,则说明这两个物体不可能相遇;若方程f(t)=0存在正实数解,说明这两个物体能相遇。
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(3)图像法:①若用位移图像求解,分别作出两个物体的位移图像,如果两个物体的位移图像相交,则说明两物体相遇。②若用速度图像求解,则注意比较速度图线与时间轴所围的面积。
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BC
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1.x-t图像、v-t图像中的追及相遇问题
(1)利用图像中斜率、面积、交点的含义进行定性分析或定量计算。
(2)有时将运动图像还原成物体的实际运动情况更便于理解。
2.利用v-t图像分析追及相遇问题:在有些追及相遇情景中可根据两个物体的运动状态作出v-t图像,再通过图像分析计算得出结果,这样更直观、简捷。
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3.若为x-t图像,注意交点的意义,图像相交即代表两物体相遇;若为a-t图像,可转化为v-t图像进行分析。
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x-t图像中的追及相遇问题
[典例1] (多选)甲、乙两物体从同一位置沿同一直线运动,它们的x-t图像如图所示(乙的图线为抛物线),则关于0~t2时间内两物体的运动,下列说法正确的是( )
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A.乙物体先向负方向运动,t1时刻以后反向向正方向运动
B.0~t2时间内,乙物体的速度和加速度都是先减小后增大
C.t2时刻,乙物体追上甲物体
D.t1时刻,两物体相距最远
[答案] ACD
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[解析] 在位移—时间图像中,图线的切线斜率表示速度,由题图可知,乙物体的x-t图线的斜率先负后正,则乙物体先向负方向运动,t1时刻以后反向向正方向运动,故A正确;乙物体的x-t图线为抛物线,则乙物体做匀变速直线运动,加速度不变,故B错误;x-t图线的交点表示两物体相遇,t2时刻之前甲物体在乙物体的前面,则t2时刻乙物体追上甲物体,故C正确;纵坐标之差表示甲、乙两物体之间的距离,由题