追及相遇問題

2023-01-28 15:12:05 字數 1973 閱讀 1882

《追及和相遇問題》教案

一、 追及相遇問題:研究的兩物體能否在相同的時刻到達相同的空間位置的問題。

二、 基本型別及臨界條件

1. 追及

(1) 勻加速追勻速

初始時刻,物體a在b後方x0處,a、b在一條直線上運動,物體a做初速度為v2,加速度為a的勻加速直線運動,b的速度為v1(v1>v2)的勻速直線運動。a是否能追及b,a、b何時相距最遠?

a) t=t0時(va=vb),兩物體相距最遠x0+δx

a) a能追上b且只相遇一次

(2) 勻減速追勻速

初始時刻,物體a在b後方x0處,a、b在一條直線上運動,物體a做初速度為v2,加速度為a的勻減速直線運動,b的速度為v1(v1b) δx=x0,則在t0時刻(va=vb)恰能追及

c) δxδx>x0,則在t0前後相遇兩次

2. 相遇:同向、相向、拋體

三、 注意的幾個問題

(1)「乙個條件」:兩物體的速度滿足的臨界條件(va=vb)。如兩物體距離最大、最小,恰好追上或恰好追不上等

(2)「兩個關係」:時間關係(同時或兩物體先後出發)

位移關係(畫出物體運動示意圖,找出兩物體位移之間的數量關係)

四、 例題

【例1】物體a、b同時從同一地點,沿同一方向運動,a以10m/s的速度勻速前進,b以2m/s2的加速度從靜止開始做勻加速直線運動,求a、b再次相遇前兩物體間的最大距離.

【解析】  a做 υa=10 m/s的勻速直線運動,b做初速度為零、加速度a=2 m/s2的勻加速直線運動.根據題意,開始一小段時間內,a的速度大於b的速度,它們間的距離逐漸變大,當b的速度加速到大於a的速度後,它們間的距離又逐漸變小

解法一物理法(公式法)

當υa=υb時,a、b間距離最大 (分析一遍得出臨界狀態

設兩物體經歷時間t相距最遠,則υa=at

把已知資料代入得 t=5 s

在時間t內,a、b兩物體前進的距離分別為

a、b再次相遇前兩物體間的最大距離為

解法二數學法

物體a、b的位移隨時間變化規律分別是sa=10t,.

則a、b間的距離,可見,δs有最大值,且最大值為

解法三圖象法

根據題意作出a、b兩物體的υ-t圖象,如圖1-5-1所示.由圖可知,a、b再次相遇前它們之間距離有最大值的臨界條件是υa=υb,得t1=5 s.

a、 b間距離的最大值數值上等於δoυap的面積,即.

例二:火車a以速度v1勻速行駛,司機發現前方同軌道上相距s處有另一火車b沿同方向以速度v2(對地,且v1>v2)做勻速運動,司機立即緊急剎車,火車a做加速度大小為a1的勻減速直線運動。問:

要使兩車不相撞,a1應滿足什麼條件?

五、 練習

a、b兩個物體在水平面上沿同一直線運動,它們的v-t圖象如圖所示.在t=0時刻,b在a的前面,兩物體相距7m,b物體做減速運動的加速度大小為2m/s2.則a物體追上b物體所用時間是( a )

a.8sb.7s c.6.25sd.5s

注意:若被追趕的物體做勻減速運動,注意在追上前,該物體是否已經停止運動

六、總結

1.解「追及」、「相遇」問題的思路

(1)根據對兩物體的運動過程分析,畫出物體運動示意圖

(2)根據兩物體的運動性質,分別列出兩個物體的位移方程,注意要將兩物體的運動時間的關係反映在方程中

(3)由運動示意圖找出兩物體位移間的關聯方程

(4)聯立方程求解

2.分析「追及」、「相遇」問題時應注意的問題

(1) 抓住乙個條件:是兩物體的速度滿足的臨界條件。如兩物體距離最大、最小,恰好追上或恰好追不上等;兩個關係:是時間關係和位移關係。

(2) 若被追趕的物體做勻減速運動,注意在追上前,該物體是否已經停止運動

3.解決「追及」、「相遇」問題的方法

(1) 函式法:列出方程,利用二次函式求極值的方法求解

(2) 臨界法:尋找臨界條件

(3) 影象法:作速度影象(位移影象),比較圖線與時間軸所圍面積(圖線相交則相遇)

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