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高三物理第一輪復習之追擊及相遇問題

編輯: 路逍遙 關鍵詞: 高三學習指導 來源: 記憶方法網

  一、相遇

  指兩物體分別從相距x的兩地運動到同一位置,它的特點是:兩物體運動的位移的矢量和等于x,分析時要注意:

 、艃晌矬w是否同時開始運動,兩物體運動至相遇時運動時間可建立某種關系;

 、苾晌矬w各做什么形式的運動;

  ⑶由兩者的時間關系,根據兩者的運動形式建立位移的矢量方程。

  【例1】1999年5月11日《北京晚報》報道了一位青年奮勇接住一個從15層高樓窗口落下的孩子的事跡。設每層樓高是2.8m,這位青年所在的地方離高樓的水平距離為12m,這位青年以6m/s的速度勻速沖到樓窗口下方,請你估算出他要接住小孩至多允許他有的反應時間(反應時間指人從發現情況到采取相應行動經過的時間)。(g取10m/s2)

  【答案】0.8s晶品質心_新浪博客

  【針對練習1】一人站在離公路h=50m遠處,如圖所示,公路上有一輛汽車以v1=10m/s的速度行駛,當汽車到A點與在B點的人相距d=200m時,人以v2=3m/s的平均速度奔跑,為了使人跑到公路上恰與汽車相遇,則此人應該朝哪個方向跑?

  【答案】此人要朝與AB連線夾角α=arcsin(5/6)的方向跑

  二、追及

  指兩物體同向運動而達到同一位置。找出兩者的時間關系、位移關系是解決追及問題的關鍵,同時追及物與被追及物的速度恰好相等時臨界條件,往往是解決問題的重要條件:

  (1)類型一:一定能追上類

  特點:

 、僮窊粽叩乃俣茸罱K能超過被追擊者的速度。

  ②追上之前有最大距離發生在兩者速度相等時。

  【例2】一輛汽車在十字路口等綠燈,當綠燈亮時汽車以3m/s2的加速度開使行駛,恰在這時一輛自行車在汽車前方相距18m的地方以6m/s的速度勻速行駛,則何時相距最遠?最遠間距是多少?何時相遇?相遇時汽車速度是多大?

  【方法提煉】解決這類追擊問題的思路:

 、俑鶕䦟晌矬w運動過程的分析,畫運動示意圖

 、谟蛇\動示意圖中找兩物體間的位移關系,時間關系

 、勐摿⒎匠糖蠼,并對結果加以驗證

  【針對練習2】一輛執勤的警車停在公路邊,當警員發現從他旁邊駛過的貨車(以8m/s的速度勻速行駛)有違章行為時,決定前去追趕,經2.5s將警車發動起來,以2m/s2的加速度勻加速追趕。求:①發現后經多長時間能追上違章貨車?②追上前,兩車最大間距是多少?

 。2)、類型二:不一定能追上類

  特點:

  ①被追擊者的速度最終能超過追擊者的速度。

 、趦烧咚俣认嗟葧r如果還沒有追上,則追不上,且有最小距離。

  【例3】一輛汽車在十字路口等綠燈,當綠燈亮時汽車以3m/s2的加速度開使行駛,恰在這時一輛自行車在汽車后方相距20m的地方以6m/s的速度勻速行駛,則自行車能否追上汽車?若追不上,兩車間的最小間距是多少?

  【針對練習3】例3中若汽車在自行車前方4m的地方,則自行車能否追上汽車?若能,兩車經多長時間相遇?

  【答案】能追上。

  設經過t追上;則有x汽+x0=x自;

  3×t2/2+4=6t

  得t=(6±2√3)/3s,二次相遇

  【重點精析】

  一、追及問題的解題思路和方法

 、艑忣}:分析追趕物和被追趕物的運動過程,畫出兩物追趕過程的示意圖。

 、聘鶕䞍晌矬w的運動性質列出位移方程,注意兩物體運動的時間關系。

 、怯蛇\動示意圖找出兩物體位移方程。

 、韧诰螂[含的臨界條件;速度相等是兩物體間距離最大、最小或恰好追上的臨界條件。

 、陕摿⒎匠糖蠼。

  【例4】一輛汽車在十字路口等候綠燈.當綠燈亮時汽車以a=2m/s2的加速度開始行駛,恰在這時一輛自行車以v自=10m/s的速度勻速駛來,從后面超過汽車.問:

 。1)汽車從路口啟動后,在追上自行車之前經過多長時間兩者相距最遠?最遠距離是多少?

 。2)經多長時間汽車追上自行車?此時汽車離路口多遠?汽車的速度是大?

  能否用v?t圖象來直觀地反應汽車追趕自行車的過程呢?

  【方法提煉】分析追及問題時應注意:

  (1)抓住一個條件,兩個關系.

  一個條件:是兩物體滿足的臨界條件:速度相等.

  兩個關系:是時間關系和位移關系.其中通過畫示意圖找出兩物體位移之間的數量關系,是解題的突破口.

 。2)仔細審題,充分挖掘題設中的隱含條件,如“剛好”、“最多”、“至少”,往往對應一個臨界狀態,是解題的關鍵.

 。3)解題方法常用:分析法、代數法、圖象法、相對運動法等.

  二、避碰問題

  【例5】在水平軌道上有兩列火車A和B相距s,A車在后面做初速度為v0、加速度大小為2a的勻減速直線運動,而B車同時做初速度為零、加速度為a的勻加速直線運動,兩車運動方向相同.要使兩車不相撞,求A車的初速度v0應滿足什么條件?

  【方法提煉】三種解法中,解法一注重對運動過程的分析,抓住兩車間距有極值時速度應相等這一關鍵條件來求解;解法二中由位移關系得到一元二次方程,然后利用根的判別式來確定方程中各系數間的關系,這也是中學物理中常用的數學方法;解法三通過圖象不僅將兩物體運動情況直觀、形象地表示出來,也可以將位移情況顯示,從而快速解答.

  三、若被追擊者做勻減速直線運動,要注意追上之前是否已經停止運動。

  【例6】甲車在前以15m/s的速度勻速行駛,乙車在后以9m/s的速度行駛。當兩車相距32m時,甲車開始剎車,加速度大小為1m/s2。問(1)兩車間的最大距離(2)經多少時間乙車可追上甲車?

  【同步作業】

  1、兩輛游戲賽車a、b在兩條平行的直車道上行駛.t=0時兩車都在同一計時處,此時比賽開始.它們在四次比賽中的v-t圖象如圖所示.哪些圖對應的比賽中,有一輛賽車追上另一輛()

  2、(2008寧夏卷17)甲乙兩車在公路上沿同一方向做直線運動,它們的v-t圖象如圖所示。兩圖象在t=t1時相交于P點,P在橫軸上的投影為Q,△OPQ的面積為S。在t=0時刻,乙車在甲車前面,相距為d。已知此后兩車相遇兩次,且第一次相遇的時刻為t′,則下面四組t′和d的組合可能是()

  A.t′=t1,d=SB.t′=t1/2,d=S/4

  C.t′=t1/2,d=S/2D.t′=t1/2,d=3S/4

  【解析】本題考查追擊相遇問題。在t1時刻如果甲車沒有追上乙車,以后就不可能追上了,故t′<t1,A錯;從圖像中甲、乙與坐標軸圍成的面積即對應的位移看,甲在t1時間內運動的位移比乙的多S,當t′=0.5t1時,甲的面積比乙的面積多出3S/4,即相距d=3S/4,選項D正確。此類問題要抓住圖像的交點的物理意義

  3、現檢測汽車A的制動性能:以標準速度20m/s在平直公路上行駛時,制動后40s停下來.若A在平直公路上以20m/s的速度行駛時發現前方180m處有一貨車B以6m/s的速度同向勻速行駛,司機立即制動,能否發生撞車事故?

  4、在一條平直的公路上,乙車以10m/s的速度勻速行駛,甲車在乙車的后面做初速度為15m/s,加速度大小為0.5m/s2的勻減速運動,則兩車初始距離L滿足什么條件時可以使(1)兩車不相遇;(2)兩車只相遇一次;(3)兩車能相遇兩次(設兩車相遇時互不影響各自的運動).

  5、從地面上以初速度2v0豎直上拋物體A,相隔Δt時間后再以初速度v0豎直上拋物體B.要使A、B在空中相遇,Δt應滿足什么條件?

  6、汽車以速度v1=15m/s的速度在平直公路上勻速行駛,突然發現正前方距車x=25m處有一輛自行車沿相同方向以速度v2=5m/s的速度勻速運動.司機立即使汽車做勻減速運動,加速度大小為a,要使兩者不相撞,求加速度a應滿足的條件.

  7、從離地面高度為h處有自由下落的甲物體,同時在它正下方的地面上有乙物體以初速度v0豎直上拋,要使兩物體在空中相碰,則做豎直上拋運動物體的初速度v0應滿足什么條件?(不計空氣阻力,兩物體均看作質點).若要乙物體在下落過程中與甲物體相碰,則v0應滿足什么條件?

  8、(1999年全國)為了安全,在公路上行駛的汽車之間應保持必要的距離.已知某高速公路的最高限速v=120km/h.假設前方車輛突然停止,后車司機從發現這一情況,經操縱剎車,到汽車開始減速所經歷的時間(即反應時間)t=0.50s,剎車時汽車受到阻力的大小f為汽車重的0.40倍,該高速公路上汽車間的距離s至少應為多少?(取重力加速度g=10m/s2)

  9、在某市區內,一輛小汽車在公路上以速度v1向東行駛,一位觀光游客正由南向北從斑馬線上橫過馬路。汽車司機發現游客途經D處時,經過0.7s作出反應緊急剎車,但仍將正步行至B處的游客撞傷,該汽車最終在C處停下,如圖所示。為了判斷汽車司機是否超速行駛以及游客橫穿馬路的速度是否過快,警方派一警車以法定最高速度vm=14.0m/s行駛在同一馬路的同一地段,在肇事汽車的起始制動點A緊急剎車,經14.0m后停下來。在事故現場測得AB=17.5m,BC=14.0m,BD=2.6m.肇事汽車的剎車性能良好,問:

 。1)該肇事汽車的初速度vA是多大?

 。2)游客橫過馬路的速度是多大?


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