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1、第12點 “你追我趕”話相遇
追及和相遇問題的實質(zhì)是討論兩物體是否同時到達同一位置,求解此類問題有下列三種方法.
1.物理方法:通過對物理情景和物理過程的分析,找到臨界狀態(tài)和臨界條件,抓住兩個關(guān)系列方程求解.
(1)臨界條件:即二者速度相等,它往往是物體間能否追上、追不上或二者相距最遠、最近的臨界條件,也是分析判斷的突破口.
(2)兩個關(guān)系:即時間關(guān)系和位移關(guān)系,這兩個關(guān)系可以通過畫草圖得到.
2.判別式法:由于勻變速運動的位移表達式是時間t的一元二次方程,我們可利用判別式進行討論:在追及問題的位移關(guān)系式中,若Δ>0,即有兩個解并且兩個解都符合題意,說明相遇兩次;Δ=0有一個解
2、,說明剛好追上或相遇;Δ<0無解,說明不能夠追上或相遇.
3.圖像法:當(dāng)兩物體速度相等時,比較圖像的面積差(即兩物體的位移差)與兩物體初始距離的關(guān)系,可以快速求解問題.
對點例題 火車以速度v1勻速行駛,司機發(fā)現(xiàn)前方同軌道上相距s處有另一列火車沿同方向以速度v2(對地、且v1> v2)做勻速運動,司機立即以加速度a緊急剎車.要使兩車不相撞,a應(yīng)滿足什么條件?
解題指導(dǎo) 方法一:物理方法
兩車運動情況如圖所示,
當(dāng)兩車速度相等時,兩車距離最近,此時不相撞,以后就不會相撞.設(shè)火車的加速度至少是a0,則
v1t-a0t2=v2t+s①
v1-a0t=v2②
聯(lián)立①②,可得a0
3、=
所以當(dāng)a>時,兩車便不會相撞.
方法二:判別式法
設(shè)經(jīng)過時間t兩車不相撞,則有v1t-at20
當(dāng)Δ<0時兩車不相撞,即有(v1-v2)2-4××s<0
所以a>
方法三:圖像法
作出兩車的v-t圖像(如圖)
當(dāng)兩車速度相等時,圖像的陰影面積小于s,則兩車不相撞,即(v1-v2)
答案 a>
規(guī)律總結(jié) 在追及和相遇問題中,速度相等往往是臨界條件,也往往成為解題的突破口.
某人騎自行車以v2=4 m/s的速度勻速前進,某時刻在他前面s0=7 m處有一速度為v1=10 m/s同向行駛的汽車開始關(guān)閉發(fā)動機,而以a=2 m/s2的加速度勻減速前進,則此人需經(jīng)過多長時間才能追上汽車?
答案 8 s
解析 汽車停下的時間t1==5 s,在這段時間里行駛的位移為s1==25 m.
在這段時間內(nèi)自行車的位移為s2=v2t1=20 m<(25+7) m,所以自行車要在汽車停下后才追上,故自行車追上汽車的時間t2== s=8 s.