第二讲 运动学图像与追及相遇问题-2027届高三物理一轮复习课件
2026-09-14
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摘要:
该高中物理高考复习课件聚焦“运动学图像”“追及与相遇问题”两大核心考点,依据高考评价体系梳理了常规图像(x-t、v-t、a-t)的斜率、面积等四维分析,非常规图像(x/t-t、v²-x)的函数化处理,以及追及相遇的临界条件(速度相等)和位移时间关系,明确了图像理解题占45%、追及计算题占30%的高频考点分布,构建了系统的解题思路。
课件亮点在于“方法建模+典型例题+易错警示”的备考策略,如用“六看读图法”突破图像题,通过电动车x/t-t图像实例演示函数法求加速度,培养学生科学思维中的模型建构与科学推理素养。特设“刹车问题三问”(何时停、停多远、时间是否超范围)等应试技巧,助力学生高效得分,教师可据此精准定位薄弱环节,提升复习针对性。
内容正文:
2027届高三一轮复习· 物理
一轮复习 · 讲义配套课件
高考物理一轮 · 第 二 讲
运动学图像
追及与相遇问题
知识串讲 · 五大考点精讲 · 典型例题关键步骤解析
图像会读,追及会算
一图一式,逐层突破
2027届高三一轮复习讲义
目 录
CONTENTS
第二讲
运动学图像 · 追及与相遇问题
01
运动学图像
三类常规图像四维对比 · 两类非常规图像的函数化处理 · 图像题“六看”读图法
02
追及与相遇问题
情境分析法四步思路 · 一个临界条件与两个等量关系 · 临界法、函数法与特别提醒
03
五大考点精讲
常规图像 · 非常规图像 · 追及 · 相遇 · 避免碰撞,11 道典型例题“题目+答案+关键步骤”
04
方法总结与课后自测
追及相遇解题模型沉淀 · 讲义 14 道习题答案速查与 3 道精选自测
2027届高三一轮复习讲义
01
PART 01
运动学图像
读懂图像,是运动学问题的第一项基本功。
本模块从三类常规图像出发,走向两类非常规
图像的函数化处理,最终沉淀为一套通用的
“六看”读图顺序。
常规图像
x–t、v–t、a–t 三类图像,从斜率、纵截距、面积、交点四个维度一次看清
非常规图像
x/t–t 与 v²–x 两类“陌生图”,用函数法翻译回匀变速运动公式
六看读图法
一看轴、二看线、三看斜率、四看面积、五看截距、六看特殊点
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三类常规图像:一张表看懂
01 · 运动学图像
引导问题:同样是“图线的斜率”,在 x–t、v–t、a–t 三张图中分别代表什么物理量?
项目 x–t 图像 v–t 图像 a–t 图像
斜率 各点切线的斜率,表示该时刻的瞬时速度 各点切线的斜率,表示该时刻的瞬时加速度 加速度随时间的变化率
纵截距 t=0 时物体的位置坐标 初速度 v₀ 起始时刻的加速度 a₀
面积 无意义 位移 速度变化量
交点 表示相遇 速度相同 加速度相同
面积的意义要看“乘积”:v×t=x 有意义,故 v–t 图与横轴围成的面积表示位移;x–t 图与横轴围成的面积无意义。
交点意义各不同:x–t 交点表示相遇,v–t 交点只表示此时刻速度相等。
结论:先用“斜率”定性判断快慢与方向,
再用“面积”定量计算位移与速度变化量。
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非常规图像①:x/t–t 图像的函数法
01 · 运动学图像
图甲 · x/t–t 图像(讲义原图)
非常规图像 ①
函数法:把“陌生图”翻译回公式
由 x = v₀t + ½at² (两边同除以 t)
得 x/t = v₀ + (a/2)·t
纵截距 b → 初速度 v₀
图线从 b 点出发:t=0 时刻物体的初速度。
斜率 k → a/2(加速度的一半)
图线为直线 ⇔ 物体做匀变速直线运动。
方法核心:遇到“没见过的纵轴”,先写出位移(或速度)
公式,再整理成“纵轴量=k×横轴量+b”的形式。
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非常规图像②:v²–x 图像的函数法
01 · 运动学图像
非常规图像 ②
由 v²–v₀² = 2ax 变形读图
匀变速规律 v² = v₀² + 2ax
v² = v₀² + 2a·x
纵截距 b → v₀²(初速度的平方)
x=0 时刻的速度大小 v₀=√b。
斜率 k → 2a
k 为负 ⇔ 匀减速;k 为正 ⇔ 匀加速。
与 x/t–t 图合称“函数法破非常规图像”:
截距定初值,斜率定变化率,再回到公式计算。
图乙 · v²–x 图像(讲义原图)
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x
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图像题“六看”读图法
01 · 运动学图像
一看 · 轴
先看清两轴各代表什么物理量,明确图像描述哪两个量之间的关系。
二看 · 线
图线表示研究对象的变化过程与规律,倾斜直线表示相应的运动情况。
三看 · 斜率
x–t 斜率=速度,v–t 斜率=加速度;可定量算大小、定性判方向。
四看 · 面积
图线与轴围成的面积:看“乘积有无意义”,v×t=x 有意义即为位移。
五看 · 截距
截距表示物理过程的初始情况,如 t=0 时的位移或初速度。
六看 · 特殊点
交点与拐点:x–t 交点=相遇;v–t 交点=此时刻速度相等。
顺序固定:轴 → 线 → 斜率 → 面积 → 截距 → 特殊点,先定性判断、再定量计算
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02
PART 02
追及与相遇问题
两辆车的“你追我赶”,本质上只有两件事:
距离什么时候最大、什么时候最小,以及
能不能追上。本模块给出一套固定的分析流程。
情境分析法
分析运动过程 → 画运动示意图 → 找出位移关系 → 列方程,四步走完
核心框架
一个临界条件(速度相等)+ 两个等量关系(时间、位移)
两类解法
临界法抓“共速”,函数法用位移方程的解判断能否相遇
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情境分析法的基本思路
02 · 追及与相遇问题
讲义原图 · 情境分析流程与三类典型情境
四步流程,锁定方程
流程图左侧给出四个步骤:分析运动过程 → 画运动示意图 →
找出位移关系 → 列方程;右侧给出三类典型情境的结论。
1
A 追上 B
xA = x₀ + xB,且 vA ≥ vB
2
恰好不相撞
xA = x₀ + xB 时 vA = vB,之后 vA ≤ vB
3
A 追不上 B
vA = vB 时 xA < x₀ + xB,之后 vA ≤ vB
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一个临界条件 + 两个等量关系
02 · 追及与相遇问题
1
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。
两个等量关系 ① 时间关系
运动时间相等还是相差一段时间?谁先动、谁后停?
通过画草图把两物体的时间关系先写清楚。
两个等量关系 ② 位移关系
追上/相遇时:前者位移 + 初始间距 = 后者位移。
这是列方程的突破口,也是最常写错的一步。
画草图找“时间关系 + 位移关系”是解题的突破口;距离的最大值/最小值一定出现在共速时刻。
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临界法 · 函数法 · 特别提醒
02 · 追及与相遇问题
临界法
寻找问题中隐含的临界条件——两物体速度相等。
速度小者加速追赶速度大者:共速时距离最大
速度大者减速追赶速度小者:追不上时,共速时距离最小
先判断“能否追上”,再计算最值距离
函数法
设两物体在 t 时刻相遇,由位移关系列出方程 f(t)=0。
有正实数解 → 能相遇
无正实数解 → 不可能相遇
判别式是判断“追不上”的硬标准
特别提醒
若被追赶的物体做匀减速直线运动——
务必先判断它在被追上前是否已经停止运动
停止后位移不再增加,不能继续代入匀减速公式
刹车类问题的最大陷阱:时间超范围的“假位移”
三法同源:都围绕“共速”与“位移差”展开,选哪种方法取决于题目给出的条件形式。
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03
PART 03
五大考点精讲
每个考点精选 1–2 道典型例题,
按“题目 → 答案 → 关键步骤”展开,
把方法落到具体的图和具体的式子上。
考点一
常规图像的理解
考点二
非常规图像
考点三
追及问题
考点四
相遇问题
考点五
避免碰撞类问题
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考点一 例1 · 电动自行车的 x–t 图像
03 · 五大考点
例1 题图(讲义原图)
【答案】D
电动自行车在平直公路上沿直线行驶,位移 x 随时间 t 的变化规律如图所示,其中 0–t₂ 为一段抛物线,t₂–t₅ 图线与时间轴平行。关于该车的运动,下列说法正确的是( )
选项
A.t₁ 与 t₆ 时刻速度方向相同
B.0–t₁ 时间内做加速直线运动
C.t₅–t₆ 时间内做减速直线运动
D.t₁–t₂ 与 t₅–t₆ 时间内加速度方向相同
D.t₁–t₂ 与 t₅–t₆ 时间内加速度方向相同
关键步骤
① x–t 图切线斜率=瞬时速度:上升段为正、下降段为负,t₁ 与 t₆ 速度方向相反,A 错;
② 0–t₁ 斜率为正且逐渐减小 → 沿正方向减速,B 错;
③ t₅–t₆ 斜率为负且绝对值增大 → 反向加速,C 错;
④ 两段图线均向下弯曲(开口向下)→ 加速度均沿负方向,D 正确。
易错点 斜率定速度、凹向定加速度——抛物线段先看开口方向。
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考点一 例2 · 水火箭的 v–t 图像
03 · 五大考点
从地面竖直向上发射“水火箭”,测绘出其速度 v 随时间 t 变化的图像如图所示(0–t₁ 为曲线,t₁–t₂ 为直线)。关于“水火箭”的运动,下列说法正确的是( )
选项
A.t₁ 时刻“水火箭”到达最高点
B.0–t₁ 时间内加速度先减小后增大
C.0–t₁ 时间内速度一直增大
C.0–t₁ 时间内速度一直增大
D.t₁–t₂ 时间内,匀减速下降
【答案】C
关键步骤
① 0–t₂ 内 v 均为正 → 运动方向不变、一直在上升;t₂ 时刻速度为 0 才是最高点,A 错;
② v–t 图斜率=加速度:0–t₁ 内斜率先增大后减小,B 错;
③ 0–t₁ 内速度一直增大,C 正确;④ t₁–t₂ 匀减速上升而非下降,D 错。
易错点 速度减小 ≠ 到达最高点;速度为零时才到达最高点。
例2 题图(讲义原图)
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考点一 例3 · 小龙虾的 a–t 图像
03 · 五大考点
例3 题图(讲义原图)
a–t 图线与时间轴围成的面积
= 速度的变化量 Δv(正负面积相互抵消)
小龙虾受到威胁时,由静止开始做直线运动,其加速度 a 随时间 t 的变化规律如图所示(0–t₀ 内为正,t₀–2t₀ 内为负,正、负面积大小相等)。则( )
选项
A.t=t₀ 时,小龙虾的速度达到最大
A.t=t₀ 时,小龙虾的速度达到最大
B.0–t₀ 内,速度先增大后减小
C.t₀–2t₀ 内,速度先增大后减小
D.t=2t₀ 时,速度达到最大
关键步骤
① 从静止出发,0–t₀ 内 a>0、与速度同向 → 一直加速;
② t₀ 时刻 a=0,速度不再增大、达到最大,A 对、B 错;
③ t₀–2t₀ 内 a<0、与速度反向 → 一直减速;2t₀ 时正负面积抵消,速度减为 0,C、D 错。
易错点 a 减小只是“增加得慢了”,只要 a 与 v 同向,速度仍在增大。
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考点二 例1 · 电动车的 x/t²–1/t 图像
03 · 五大考点
某品牌电动汽车在平直公路上做匀加速直线运动测试,传感器记录位移 x 与时间 t 的数据,计算机以 x/t² 为纵坐标、1/t 为横坐标,得到如图一条直线(纵截距为 3,过点 (2, 9))。已知该路段限速 60 km/h,下列说法正确的是( )
例1 题图(讲义原图)
【答案】D 2 s 末 v=15 m/s=54 km/h,未超速
关键步骤
① 由 x=v₀t+½at²,两边同除以 t²:x/t² = v₀·(1/t) + a/2;
② 纵截距 a/2=3 → a=6 m/s²;斜率 k=v₀=(9−3)/2=3 m/s;
③ t=2 s 时 v=v₀+at=3+12=15 m/s=54 km/h<60 km/h,未超速,D 正确;
④ 2 s 内平均速度 (3+15)/2=9 m/s ≠ 6 m/s,B 错;位移 9×2=18 m ≠ 12 m,C 错;A 误把截距 3 当成加速度 a。
解读非常规图像的三步:
① 写出运动学公式;② 整理成“纵轴量=k×横轴量+b”;
③ 由截距、斜率反求 v₀ 与 a。
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考点二 变式 · 制动测试的 x/t–t 图像
03 · 五大考点
变式题图(讲义原图)
【答案】A
某国产电动汽车进行制动测试,在平直道路上急踩刹车,传感器记录位移与时间的比值 x/t 随刹车时间 t 变化的规律,图像为一条直线(纵截距 36 m/s,t=4 s 时为 28 m/s)。下列说法正确的是( )
关键步骤
① 由 x=v₀t−½at² 得 x/t=v₀−(a/2)t:纵截距=初速度,斜率=−a/2;
② v₀=36 m/s;斜率=(28−36)/4=−2 m/s² → a=4 m/s²(B 错误);
③ 刹车到停止用时 t=v₀/a=36/4=9 s,“经过 18 s 刚好停下”错误;
④ 10 s 内位移等于 9 s 内刹车位移:x=v₀²/(2a)=324/8=40.5 m(D 错误)。故 A 正确。
易错点 图像读出的是 x/t,不是瞬时速度——先还原成函数,再下结论。
刹车问题三问:何时停?停了走多远?问的时间是否已超出?
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考点二 例2 · 汽车的 v²–x 图像
03 · 五大考点
一辆汽车做直线运动,其 v²–x 图像如图所示(纵截距 16 m²/s²,图线与横轴交于 x=16 m 处)。下列说法中正确的是( )
选项
A.汽车的初速度为 4 m/s
A.汽车的初速度为 4 m/s
B.汽车的加速度大小为 0.5 m/s²
B.汽车的加速度大小为 0.5 m/s²
C.汽车在第 4 s 末的速度为 2 m/s
C.汽车在第 4 s 末的速度为 2 m/s
D.汽车在前 10 s 内的位移为 15 m
【答案】ABC 多选题
关键步骤
① 对比 v²=v₀²+2ax:截距 16 → v₀=4 m/s,A 对;
② 斜率 k=2a=(0−16)/16=−1 → a=−0.5 m/s²,做匀减速运动,B 对;
③ v₄=4−0.5×4=2 m/s,C 对;
④ 停止时间 t=v₀/|a|=8 s,前 10 s 位移即刹停位移 x=v₀²/(2|a|)=16 m ≠ 15 m,D 错。
例2 题图(讲义原图)
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考点三 例1 · 车路协同中的 A 车追 B 车
03 · 五大考点
5G–V2X 车路协同系统测试中,A 车以 10 m/s 匀速行驶,前方 B 车以 20 m/s 匀速行驶,两车相距 40 m。B 车上的协同系统探测到前方障碍物后,随即指令 B 车以 2 m/s² 的加速度匀减速刹车。下列说法正确的是( )
题图 · A 车与 B 车(讲义原图)
【答案】D A 车追上 B 车共用 14 s
关键步骤
① B 车减速、A 车匀速 → A 车一定能追上,A 错;
② A 车速度小于 B 车初速度,共速前距离一直增大 → 共速时距离最大,B 错;
③ B 车刹车到停:t₁=20/2=10 s,位移 x_B=20²/(2×2)=100 m,B 车总位置 40+100=140 m;
④ 此时 A 车走了 10×10=100 m<140 m;B 停后 A 还需 (140−100)/10=4 s → 共 14 s,D 对、C 错。
易错点 被追者会停下来:先判断“何时停”,再分段计算,最后一段按匀速追。
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考点三 变式 · 甲、乙的 v–t 图像
03 · 五大考点
变式题图(讲义原图)
【答案】D
甲、乙两物体同时从同一地点沿同一方向做直线运动,速度–时间图像如图(甲以 2 m/s 匀速;乙 0–2 s 匀加速至 4 m/s,2–6 s 匀减速至 0)。在 0–6 s 内,下列说法正确的是( )
选项
A.乙先向前运动 2 s,随后向后运动
B.乙在 4 s 末的加速度大小为 1 m/s²,沿正方向
C.两物体相距最远的时刻是 1 s 末
D.两物体两次相遇的时刻是 2 s 末和 6 s 末
D.两物体两次相遇的时刻是 2 s 末和 6 s 末
关键步骤
① 乙的速度始终 ≥ 0 → 一直向前运动,A 错;
② 4 s 末 a=(0−4)/4=−1 m/s²,沿负方向,B 错;
③ 面积表示位移:0–2 s 内两图线面积均为 4 m,同地出发 → 2 s 末相遇;0–6 s 面积均为 12 m → 6 s 末再遇,D 对;
④ 2–4 s 两图线间“面积差”不断增大,4 s 末最大 → 相距最远在 4 s 末,C 错。
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考点四 · 自行车联赛中的相遇问题
03 · 五大考点
题图 · 甲、乙的 v–t 图像(讲义原图)
【答案】D
自行车联赛中,甲、乙两位选手的 v–t 图像如图所示,t=0 时刻两车在赛道上初次相遇。则( )
选项
A.0–t₁ 内,乙的加速度越来越大
B.t₁ 时刻,甲、乙再次相遇
C.0–t₁ 时间内,甲、乙之间的距离先增大后减小
D.t₁–t₂ 时间内,甲、乙之间的距离先减小后增大
D.t₁–t₂ 时间内,甲、乙之间的距离先减小后增大
关键步骤
① v–t 图斜率=加速度:0–t₁ 内乙图线的切线斜率越来越小 → 乙的加速度越来越小,A 错;
② 面积=位移:0–t₁ 内乙图线围成的面积大于甲 → t₁ 时刻乙在前,不会再次相遇,B 错;
③ 0–t₁ 内乙的速度一直大于甲 → 距离一直增大,C 错;
④ t₁ 以后甲的速度大于乙 → 距离先减小;到 t₂ 时刻甲的累计位移反超 → 之后距离又增大,D 对。
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考点五 例1 · “全力自动刹车”的安全距离
03 · 五大考点
某国产汽车装备“全力自动刹车”城市安全系统:当车速 v ≤ 12 m/s、与前方障碍物的距离接近安全距离且司机未采取制动措施时,系统立即启动全力自动刹车,加速度大小为 6 m/s²。则该车应设计的安全距离至少为( )
选项
A.10 m
B.12 m
B.12 m
C.20 m
D.24 m
【答案】B
关键步骤
① “避免相撞”的临界情形:恰好减速到 0 时到达障碍物处;
② 由 v²=2ax(末速度为 0):x=v²/(2a)=12²/(2×6)=12 m;
③ 安全距离至少为 12 m,选 B;若初速度增大为 2 倍,所需距离将变为 4 倍。
易错点 把“恰好不撞”翻译成“末速度为 0”,问题立即变成一个公式题。
题图 · 自动刹车探测行人(讲义原图)
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考点五 例2 · 大雾天气的刹车问题
03 · 五大考点
冬季大雾天气,一辆汽车以 12 m/s 匀速行驶,司机突然发现正前方有一辆静止的故障车。司机反应时间为 0.5 s,刹车后汽车匀减速前进,加速度大小为 3 m/s²,最后停在离故障车 3 m 处。求:(1) 司机发现故障车后 5 s 内汽车的位移;(2) 反应时间不变,要避免这次事故,刹车过程中加速度至少为多大?
反应阶段 0.5 s
匀速 12 m/s
位移 6 m
+
刹车阶段 4 s
匀减速 3 m/s²
位移 24 m
+
安全余量
静止故障车
3 m
初始间距 = 6 m + 24 m + 3 m = 33 m
(1) 发现后 5 s 内的位移
刹车到停用时 t=12/3=4 s,加上反应时间共 4.5 s 停下,
故 5 s 内位移按“停稳位置”计算:
x = 12×0.5 + 12²/(2×3) = 6 + 24 = 30 m
(2) 避免事故的最小加速度
不撞条件:反应距离 + 刹车距离 ≤ 33 m
6 + 12²/(2a_min) ≤ 33 → 12²/(2a_min) ≤ 27
解得 a_min = 12²/54 = 8/3 ≈ 2.7 m/s²
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04
PART 04
方法总结与课后自测
方法听过不等于会用。
把这一讲收束成一张解题模型图,
再用讲义习题检验是否真正掌握。
解题模型
画草图 → 找临界(共速)→ 列方程(时间+位移)→ 检验特例(是否已停)
图像工具箱
六看读图法 + 函数法(x/t–t、v²–x、x/t²–1/t)
课后自测
3 道精选自测 + 讲义 14 道习题答案速查
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追及相遇解题模型
04 · 方法总结
STEP 1
画运动草图
标出初速度、加速度、
初始间距与运动方向
→
STEP 2
抓临界:共速
距离最大/最小一定
出现在速度相等时刻
→
STEP 3
列两个等量关系
时间关系 + 位移关系
写出方程 f(t)
→
STEP 4
检验特例
被追者是否已停?
方程的解是否为正?
图像类问题工具箱
· 三类常规图像:斜率、截距、面积、交点四维对照
· 非常规图像:先写公式,再整理成“纵=k×横+b”
· 通用入口:六看法——轴、线、斜率、面积、截距、特殊点
追及相遇问题工具箱
· 1 个临界条件:速度相等(距离最值的判定点)
· 2 个等量关系:时间关系 + 位移关系
· 兜底手段:函数法 f(t)=0 看正实数解
核心提醒
距离最值永远出现在共速时刻 · 刹车问题先判断是否已停 · 函数法用判别式兜底
2027届高三一轮复习讲义
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课后自测与答案速查
04 · 方法总结
自测 1 · 讲义习题 3(象群)
小象落后象妈妈 40 m,由静止以 1 m/s² 加速追赶,达到最大速度 4 m/s 后匀速;象妈妈以 1 m/s 匀速前行。
答案 D:追赶过程小象位移 56 m
自测 2 · 讲义习题 9(货车与轿车)
货车 10 m/s 在前 50 m,轿车 30 m/s 同向并以 5 m/s² 刹车。
答案 ACD:滑行 90 m;4 s 末共速、最近 10 m;反应时间最长 0.5 s
自测 3 · 讲义习题 10(摩托车追汽车)
摩托车 10 m/s 追前方 60 m 处以 20 m/s 匀速行驶、立即以 4 m/s² 刹车等候的汽车。
答案 BC:11 s 追上;最大距离 72.5 m
讲义习题答案速查(共 14 题)
一、单选题
1.C 2.C 3.D 4.B
5.B 6.B 7.B
二、多选题
8.AC 9.ACD 10.BC
三、解答题
11.不会发生碰撞,最近距离 16 m
12.(1) 45 m (2) 12 s
13.(1) 不能夺冠 (2) 最大距离 6.25 m
14.(1) 23 m (2) 10 s
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2027届高三一轮复习讲义
本讲到此结束
图像会读 · 临界会抓 · 方程会列
课后完成讲义习题 1–14 题,对照答案速查自查;
下节课评讲典型错误与易错点。
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