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1、第12點(diǎn) “你追我趕”話相遇
追及和相遇問(wèn)題的實(shí)質(zhì)是討論兩物體是否同時(shí)到達(dá)同一位置,求解此類(lèi)問(wèn)題有下列三種方法.
1.物理方法:通過(guò)對(duì)物理情景和物理過(guò)程的分析,找到臨界狀態(tài)和臨界條件,抓住兩個(gè)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(yuǎn)、最近的臨界條件,也是分析判斷的突破口.
(2)兩個(gè)關(guān)系:即時(shí)間關(guān)系和位移關(guān)系,這兩個(gè)關(guān)系可以通過(guò)畫(huà)草圖得到.
2.判別式法:由于勻變速運(yùn)動(dòng)的位移表達(dá)式是時(shí)間t的一元二次方程,我們可利用判別式進(jìn)行討論:在追及問(wèn)題的位移關(guān)系式中,若Δ>0,即有兩個(gè)解并且兩個(gè)解都符合題意,說(shuō)明相遇兩次;Δ=0有一個(gè)解
2、,說(shuō)明剛好追上或相遇;Δ<0無(wú)解,說(shuō)明不能夠追上或相遇.
3.圖像法:當(dāng)兩物體速度相等時(shí),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(wèn)題.
對(duì)點(diǎn)例題 火車(chē)以速度v1勻速行駛,司機(jī)發(fā)現(xiàn)前方同軌道上相距s處有另一列火車(chē)沿同方向以速度v2(對(duì)地、且v1> v2)做勻速運(yùn)動(dòng),司機(jī)立即以加速度a緊急剎車(chē).要使兩車(chē)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(chē)運(yùn)動(dòng)情況如圖所示,
當(dāng)兩車(chē)速度相等時(shí),兩車(chē)距離最近,此時(shí)不相撞,以后就不會(huì)相撞.設(shè)火車(chē)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(shí),兩車(chē)便不會(huì)相撞.
方法二:判別式法
設(shè)經(jīng)過(guò)時(shí)間t兩車(chē)不相撞,則有v1t-at20
當(dāng)Δ<0時(shí)兩車(chē)不相撞,即有(v1-v2)2-4××s<0
所以a>
方法三:圖像法
作出兩車(chē)的v-t圖像(如圖)
當(dāng)兩車(chē)速度相等時(shí),圖像的陰影面積小于s,則兩車(chē)不相撞,即(v1-v2)
答案 a>
規(guī)律總結(jié) 在追及和相遇問(wèn)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(chē)以v2=4 m/s的速度勻速前進(jìn),某時(shí)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(chē)開(kāi)始關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī),而以a=2 m/s2的加速度勻減速前進(jìn),則此人需經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間才能追上汽車(chē)?
答案 8 s
解析 汽車(chē)停下的時(shí)間t1==5 s,在這段時(shí)間里行駛的位移為s1==25 m.
在這段時(shí)間內(nèi)自行車(chē)的位移為s2=v2t1=20 m<(25+7) m,所以自行車(chē)要在汽車(chē)停下后才追上,故自行車(chē)追上汽車(chē)的時(shí)間t2== s=8 s.