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文檔簡介
1、追及問題種類及其分析湖北 應城一中 何飛 432400兩個物體在同一條直線上運動,兩物體間的距離發(fā)生變化時,可能會出現(xiàn)最大距離、最小距離或者是相遇的情況,我們把這類問題稱為追及相遇問題。相向運動的物體,當各自發(fā)生的位移大小之和等于開始時兩物體間的距離時即相遇,可見相遇問題即是追及問題。一、追及問題分析:追和被追的兩物體的速度相等(同向運動)是能追上、追不上、兩者相距有極值的臨界條件。速度大者減速(如:勻減速直線運動)追速度小者(如:勻速直線運動):.兩者速度相等,追者位移仍小于被追者位移,則永遠追不上,此時二者間有最小距離;.若速度相等時,有相同位移,則剛好追上,也是二者相遇時避免碰撞的臨界條
2、件;.若位移相同時,追者速度仍大于被追者的速度,則被追者還能有一次追上追者,二者速度相等時,二者間距離有一個較大值。速度小者加速(如:初速為零的勻加速直線運動)追速度大者(如:勻速直線運動):.當兩者速度相等時,二者間有最大距離;.當兩者位移相等時,即后者追上前者。二、追及問題分類:1.勻加速追勻速.圖像:如圖1所示。.分析:能追及且只能相遇一次,相遇時刻,如圖中,兩陰影部分面積相等時即相遇。以后勻加速的速度越來越快,勻速的追不上勻加速的了,故只能相遇一次。.交點意義:速度相等(時刻),此時兩物體相距最遠,以后距離逐漸的減小,直到追及為止。2.勻減速追勻速:.圖像:如圖2所示。.分析:當時,.
3、若,則恰好能追及,這也是避免相撞的臨界條件,此時只能相遇一次;.若,則不能追及;若(即當時,),此時能相遇兩次(為開始追及時兩物體的距離)。.交點意義:速度相等時若還未追及則距離最遠(用此可以來判斷相遇幾次)。3.勻速追勻加速:.圖像:如圖3所示。.分析:在時,.若,則恰好能追及,這也是避免相撞的臨界條件,此時只能相遇一次;.若,則不能追及;若(即當時,),此時能相遇兩次(為開始追及時兩物體的距離)。.交點意義:速度相等時若未追及則為最近距離。4.勻速追勻減速:.圖像:如圖4所示。.分析:能追及且只能相遇一次(即在時刻,兩陰影部分面積相等)。.交點意義:速度相等時(即時刻),兩物體相距最遠。5
4、.勻加速追勻減速:.圖像: 如圖5所示。.分析:能追及且只能相遇一次(即在時刻,兩陰影部分面積相等)。.交點意義:速度相等時(即時刻),兩物體相距最遠。6.勻減速追勻加速:.圖像:如圖6所示。.分析:在時,.若,則恰好能追及,這也是避免相撞的臨界條件,此時只能相遇一次;.若,則不能追及;若(即當時,),此時能相遇兩次(為開始追及時兩物體的距離)。.交點意義:速度相等時若未追及則為最近距離。三、追及問題方法:在處理追及相遇問題的時候,往往用到的下列方法:1.物理分析法;2.相對運動法;3.極值法;4.圖像法。例:火車以速度勻速行駛,司機發(fā)現(xiàn)前方同軌道上相距處有另一火車沿同方向以速度做勻速運動,已
5、知,司機立即以加速度緊急剎車,為使兩車不相撞,加速度大小應滿足什么條件?解析:方法一(物理過程分析法):后車剎車后雖然做勻減速運動,但在速度減小到和相等之前,兩車的距離仍將逐漸減??;當后車速度減小到小于前車速度,兩車距離將逐漸增大,可見,當兩車速度相等時,兩車距離最近,若后車減速的角速度過小,則會出現(xiàn)后車速度減為和前車速度相等之前即追上前車,發(fā)生撞車事故;若后車加速度過大,則會出現(xiàn)后車速度減為和前車速度相等時仍為追上前車,這根本不可能發(fā)生撞車事故;若后車加速度大小為某值時,恰能使兩車在速度相等時后車追上前車,這正是兩車恰不相撞的臨界狀態(tài),此時對應的加速度即為兩車不相撞的最小加速度。綜合上述分析可知,兩車恰不相撞時應滿足下列兩方程:聯(lián)立上式可解得:所以:當時,兩車即不會相撞。方法二(數(shù)學極值法):要使兩車不相撞,其位移關系應為:即:對于位移和時間,上面不等式都成立的條件為:由此得:所以:當時,兩車即不會相撞。方法三(相對運動法):以前車為參考系,剎車后后車相對于前車做初速為、加速度為的勻減速直線運動,當后車相對前車的速度為零時,若相對位移,則不會相撞。由得:得:所以:當時,兩車即不會相撞。方法四(圖像法):作出前后兩車的圖像,如下圖7所
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