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高中物理相遇和追及问题(完整版)

相遇追及问题一、考点、热点回顾一、追及问题1.速度小者追速度大者类型图象说明匀加速追匀速①t=t0以前,后面物体与前面物体间距离增大②t=t0时,两物体相距最远为x0+Δx③t=t0以后,后面物体与前面物体间距离减小匀速追匀减速④能追及且只能相遇一次匀加速追匀减速2.速度大者追速度小者度大者追速度小者匀减速追匀速开始追及时,后面物体与前面物体间的距离在减小,当两物体速度相等时,即t=t0时刻:①若Δx=x0,则恰能追及,两物体只能相遇一次,这也是避免相撞的临界条件匀速追匀加速②若Δx<x0,则不能追及,此时两物体最小距离为x0-Δx③若Δx>x0,则相遇两次,设t1时刻Δx1=x0,两物体第一次相遇,则t2时刻两物体第二次相遇匀减速追匀加速①表中的Δx是开始追及以后,后面物体因速度大而比前面物体多运动的位移;②x0是开始追及以前两物体之间的距离;③t2-t0=t0-t1;④v1是前面物体的速度,v2是后面物体的速度.二、相遇问题这一类:同向运动的两物体的相遇问题,即追及问题.第二类:相向运动的物体,当各自移动的位移大小之和等于开始时两物体的距离时相遇.解此类问题首先应注意先画示意图,标明数值及物理量;然后注意当被追赶的物体做匀减速运动时,还要注意该物体是否停止运动了.求解追及问题的分析思路(1)根据追赶和被追赶的两个物体的运动性质,列出两个物体的位移方程,并注意两物体运动时间之间的关系.(2)通过对运动过程的分析,画出简单的图示,找出两物体的运动位移间的关系式.追及的主要条件是两个物体在追上时位置坐标相同.(3)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,在两物体速度相等时有最小距离,等等.利用这些临界条件常能简化解题过程.(4)求解此类问题的方法,除了以上所述根据追及的主要条件和临界条件解联立方程外,还有利用二次函数求极值,及应用图象法和相对运动知识求解.相遇问题相遇问题的分析思路:相遇问题分为追及相遇和相向运动相遇两种情形,其主要条件是两物体在相遇处的位置坐标相同.(1)列出两物体运动的位移方程、注意两个物体运动时间之间的关系. (2)利用两物体相遇时必处在同一位置,寻找两物体位移间的关系. (3)寻找问题中隐含的临界条件.(4)与追及中的解题方法相同.二、典型例题【例1】物体A 、B 同时从同一地点,沿同一方向运动,A以10m/s的速度匀速前进,B 以2m/s 2的加速度从静止开始做匀加速直线运动,求A 、B 再次相遇前两物体间的最大距离. 【解析一】 物理分析法A做 υA =10 m /s 的匀速直线运动,B 做初速度为零、加速度a =2 m/s2的匀加速直线运动.根据题意,开始一小段时间内,A的速度大于B 的速度,它们间的距离逐渐变大,当B 的速度加速到大于A 的速度后,它们间的距离又逐渐变小;A 、B 间距离有最大值的临界条件是υA =υB. ① 设两物体经历时间t 相距最远,则υA =a t ② 把已知数据代入①②两式联立得t =5 s 在时间t 内,A、B 两物体前进的距离分别为 s A =υA t =10×5 m=50 ms B=12at 2=\f(1,2)×2×52m=25 mA 、B 再次相遇前两物体间的最大距离为 Δsm =s A -sB =50 m-25 m=25 m 【解析二】 相对运动法因为本题求解的是A、B 间的最大距离,所以可利用相对运动求解.选B 为参考系,则A相对B的初速度、末速度、加速度分别是υ0=10 m /s 、υt=υA -υB =0、a=-2 m/s 2. 根据υt2-υ0=2as.有0-102=2×(-2)×s A B 解得A 、B 间的最大距离为s AB =25 m. 【解析三】 极值法物体A、B的位移随时间变化规律分别是sA=10t ,s B =12at 2=12×2×t 2 =t5.则A、B间的距离Δs =10t -t2,可见,Δs 有最大值,且最大值为错误! 【解析四】 图象法根据题意作出A 、B 两物体的υ-t 图象,如图1-5-1所示.由图可知,A 、B再次相遇前它们之间距离有最大值的临界条件是υA=υB,得t 1=5 s . A 、B 间距离的最大值数值上等于ΔOυA P 的面积,即Δsm =\f(1,2)×5×10 m=25 m. 【答案】25 m【点拨】相遇问题的常用方法(1)物理分析法:抓好“两物体能否同时到达空间某位置”这一关键,按(解法一)中的思路分析.(2)相对运动法:巧妙地选取参考系,然后找两物体的运动关系.(3)极值法:设相遇时间为t,根据条件列方程,得到关于t的一元二次方程,用判别式进行讨论,若△>0,即有两个解,说明可以相遇两次;若△=0,说明刚好追上或相碰;若△<0,说明追不上或不能相碰.(4)图象法:将两者的速度时间图象在同一个坐标系中画出,然后利用图象求解.拓展如图1-5-2所示是甲、乙两物体从同一地点,沿同一方向做直线运动的υ-t图象,由图象可以看出(〕A.这两个物体两次相遇的时刻分别是1s末和4s末B.这两个物体两次相遇的时刻分别是2s末和6s末C.两物体相距最远的时刻是2s末D.4s末以后甲在乙的前面【解析】从图象可知两图线相交点1s末和4s末是两物速度相等时刻,从0→2s,乙追赶甲到2s末追上,从2s开始是甲去追乙,在4s末两物相距最远,到6s末追上乙.故选B. 【答案】B【实战演练1】(2011·新课标全国卷)甲乙两辆汽车都从静止出发做加速直线运动,加速度方向一直不变。

在第一段时间间隔内,两辆汽车的加速度大小不变,汽车乙的加速度大小是甲的两倍;在接下来的相同时间间隔内,汽车甲的加速度大小增加为原来的两倍,汽车乙的加速度大小减小为原来的一半。

求甲乙两车各自在这两段时间间隔内走过的总路程之比。

【思路点拨】解答本题时可由运动学公式分别写出两汽车的速度和位移方程,再根据两车加速度的关系,求出两车路程之比。

【精讲精析】设汽车甲在第一段时间间隔末(时刻t0)的速度为v,第一段时间间隔内行驶的路程为s1,加速度为a,在第二段时间间隔内行驶的路程为s2,由运动学公式有,v=a t0①s1=\F(1,2) a t02②s2=v t0+错误!2a t02③设汽车乙在时刻t0的速度为v′,在第一、二段时间间隔内行驶的路程分别为s1′、s2′,同理有,v′=2a t0④s1′=错误!2a t02⑤s2′=v′ t0+错误!a t02⑥设甲、乙两车行驶的总路程分别为s、s′,则有s= s1+s2 ⑦s′=s1′+s2′⑧联立以上各式解得,甲、乙两车各自行驶路程之比为错误!=错误!答案:57【实战演练2】(2011·安徽省级示范高中名校联考)甲、乙两辆汽车,同时在一条平直的公路上自西向东运动,开始时刻两车平齐,相对于地面的v -t图象如图所示,关于它们的运动,下列说法正确的是( )A .甲车中的乘客说,乙车先以速度v 0向西做匀减速运动,后向东做匀加速运动B .乙车中的乘客说,甲车先以速度v 0向西做匀减速运动,后做匀加速运动C .根据v -t 图象可知,开始乙车在前,甲车在后,两车距离先减小后增大,当乙车速度增大到v0时,两车恰好平齐D.根据v -t 图象可知,开始甲车在前,乙车在后,两车距离先增大后减小,当乙车速度增大到v 0时,两车恰好平齐【答案】A【详解】甲车中的乘客以甲车为参考系,相当于甲车静止不动,乙车以初速度v 0向西做减速运动,速度减为零之后,再向东做加速运动,所以A正确;乙车中的乘客以乙车为参考系,相当于乙车静止不动,甲车以初速度v 0向东做减速运动,速度减为零之后,再向西做加速运动,所以B 错误;以地面为参考系,当两车速度相等时,距离最远,所以C 、D错误.考点2 相遇问题相遇问题的分析思路:相遇问题分为追及相遇和相向运动相遇两种情形,其主要条件是两物体在相遇处的位置坐标相同.(1)列出两物体运动的位移方程、注意两个物体运动时间之间的关系. (2)利用两物体相遇时必处在同一位置,寻找两物体位移间的关系. (3)寻找问题中隐含的临界条件. (4)与追及中的解题方法相同.【例2】甲、乙两物体相距s ,同时同向沿同一直线运动,甲在前面做初速度为零、加速度为a 1的匀加速直线运动,乙在后做初速度为υ0,加速度为a2的匀加速直线运动,则 ( ) A.若a 1=a 2,则两物体可能相遇一次 B .若a1>a 2,则两物体可能相遇二次 C.若a 1<a 2,则两物体可能相遇二次D.若a1>a 2,则两物体也可相遇一次或不相遇【解析】 设乙追上甲的时间为t ,追上时它们的位移有υ0t+12a 2t 2-\f(1,2)a 2t 2=s图1-5-3 上式化简得:(a1-a2)t2-2υ0t +2s =0 解得:错误!(1)当a 1>a2时,差别式“△”的值由υ0、a 1、a 2、s 共同决定,且△<2υ0,而△的值可能小于零、等于零、大于零,则两物体可能不相遇,相遇一次,相遇两次,所以选项B 、D 正确.(2)当a 1<a 2时,t 的表达式可表示为错误!显然,△一定大于零.且\r(△)>2υ0,所以t 有两解.但t 不能为负值,只有一解有物理意义,只能相遇一次,故C 选项错误.(3)当a 1=a 2时,解一元一次方程得t =s /υ0,一定相遇一次,故A 选项正确. 【答案】A、B 、D【点拨】注意灵活运用数学方法,如二元一次方程△判别式.本题还可以用v —t 图像分析求解。

拓展A 、B 两棒均长1m,A 棒悬挂于天花板上,B 棒与A 棒在一条竖直线上,直立在地面,A 棒的下端与B 棒的上端之间相距20m ,如图1-5-3所示,某时刻烧断悬挂A棒 的绳子,同时将B 棒以v 0=20m/s 的初速度竖直上抛,若空气阻力可忽略不计,且g =10m/s 2,试求:(1)A 、B 两棒出发后何时相遇?(2)A 、B 两棒相遇后,交错而过需用多少时间?【解析】本题用选择适当参考系,能起到点石成金的效用。

由于A、B 两棒均只受重力作用,则它们之间由于重力引起的速度改变相同,它们之间只有初速度导致的相对运动,故选A 棒为参考系,则B棒相对A 棒作速度为v 0的匀速运动。

则A 、B 两棒从启动至相遇需时间s s v L t 1202001===当A、B 两棒相遇后,交错而过需时间 s s v l t 1.0202202===【答案】(1) 1s (2) 0.1s【例3】(易错题)经检测汽车A 的制动性能:以标准速度20m/s 在平直公路上行驶时,制动后40s 停下来。

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