第1章 专题强化2 追及相遇问题

追及相遇问题的实质:分析两物体在相同时间内能否到达相同的空间位置。

基本物理模型:以甲车追乙车为例,当v甲v乙时,甲、乙的距离不断减小。

分析思路:可概括为“一个临界条件”“两个等量关系”,一个临界条件是速度相等,它是物体间能否追上或两者距离最大、最小的临界条件;两个等量关系是时间等量关系和位移等量关系。

常用分析方法:

物理分析法:抓住“两物体能否同时到达空间某位置”这一关键,建立物体运动关系的情境图,通过临界条件法判断能否追上。

二次函数法:根据条件列方程,得到关于二者之间的距离Δx与时间t的二次函数关系,通过判断Δ的取值来确定相遇情况。

图像法:在同一坐标系中画出两物体的运动图像,位移 - 时间图像的交点表示相遇,分析速度 - 时间图像时,应抓住速度相等时的“面积”关系找位移关系。

常见追及情景:

速度小者追速度大者:包括匀加速追匀速、匀速追匀减速、匀加速追匀减速等情景,当v甲=v乙时,两物体相距最远,若能追上则只能相遇一次。

速度大者追速度小者:包括匀减速追匀速、匀速追匀加速、匀减速追匀加速等情景,当v甲=v乙时,若Δx=x,则恰能追上,若Δxx,则相遇两次。

题型一:追及相遇问题:

考向1:速度小者追速度大者:通过实例,如汽车与自行车的追及问题,计算汽车在追上自行车之前两车相距最远的时间和距离,以及A车追B车时,A、B间的最远距离和A恰好追上B的时间,并对相关问题进行拓展延伸。

考向2:速度大者追速度小者:以汽车与自行车的追及问题为例,计算为避免相撞,汽车的加速度大小至少为多少,以及在汽车刹车时加速度大小一定的情况下,自行车的加速度至少为多大才能保证两车不相撞。

考向3:体育赛事中的追及问题:在接力训练中,根据甲、乙两运动员的运动情况,计算交接棒处离接力区前端的距离,以及甲应在接力区前端多远时对乙发出起跑口令,棒经过接力区的时间。

题型二:图像法在追及相遇问题中的应用:

x - t图像、v - t图像中的追及相遇问题:利用图像中斜率、面积、交点的含义进行定性分析或定量计算,有时将运动图像还原成物体的实际运动情况更便于理解,若为x - t图像,注意交点的意义,若为a - t图像,可转化为v - t图像进行分析。

利用v - t图像分析追及相遇问题:根据两个物体的运动状态作出v - t图像,通过图像分析计算得出结果,更直观、简捷。

考向1:x - t图像、v - t图像中的追及相遇问题:通过甲、乙两辆玩具车的位移 - 时间图像,分析两车的运动情况;根据甲、乙两车的v - t图像,判断两车在不同时刻的位置关系。

考向2:利用v - t图像分析追及相遇问题:假设高速公路上甲、乙两车在同一车道上同向行驶,根据两车的加速度随时间变化图像,画出v - t图像,分析两车的运动情况,判断是否会相撞。

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