高一物理追及和相遇问题新课标人教

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1、会计学1高一物理追及和相遇问题新课标人教高一物理追及和相遇问题新课标人教情境设置 一辆汽车在十字路口等候绿灯，当绿灯亮起时汽车以3m/s2的加速度开始行驶，恰在这时一辆自行车以6m/s的速度匀速驶来，从后面超过汽车。试求：1秒末自行车与汽车的距离：2秒末自行车与汽车的距离：3秒末自行车与汽车的距离：4秒末自行车与汽车的距离：5秒末自行车与汽车的距离：6秒末自行车与汽车的距离：S1=4.5mS2=6.0mS3=4.5mS4= 0 mS5=7.5mS6=18m第1页/共24页1汽车从路口开动后，在追上自行车之前经过多长时间两车相距S最远？此时距离是多少？分析：汽车追上自行车之前，l v汽v自时 S

2、变小思考分析 第2页/共24页解法一 物理分析法两者速度相等时，两车相距最远。 （速度关系） v汽=at=v自 t= v自/a=6/3=2sS= v自t at2/2=62 m 3 22 /2m=6m匀加速直线运动物体追及同向匀速物体时，追上前具有最大距离的条件：两者速度相等总结第3页/共24页解法二 用数学求极值方法来求解设汽车在追上自行车之前经过t时间两车相距最远S=S自S汽=v自t at2/2（位移关系） S=6t 3t2/2由二次函数求极值条件知t= b/2a = 6/3s = 2s时， S最大 Sm=6t 3t2/2= 62 3 22 /2=6 m 第4页/共24页解法三 用相对运动求

3、解更简捷 选匀速运动的自行车为参考系，则从运动开始到相距最远这段时间内，汽车相对参考系的各个物理量为：初速度 v0= v汽初v自=0 6= 6 m/s末速度 vt= v汽末v自=6 6= 0加速度 a= a汽a自=3 0= 3 m/s2 相距最远为:22200( 6)622 3tvvSmma 第5页/共24页解法四 用图象求解1）自行车和汽车的v t 图象 如图v/（ms-1）v60t/sttV汽V自由于图线与横坐标轴所包围的面积表示位移的大小，所以由图上可以看出在相遇之前，在t时刻两车速度相等时， 自行车的位移（矩形面积）与汽车位移（三角形面积）之差（即斜线部分）达最大，所以t=v自/a=

4、6 / 3=2 s2）由图可看出，在t时刻以后，由v自线与v汽线组成的三角形面积与标有斜线的三角形面积相等时，两车的位移相等（即相遇）。所以由图得相遇时， t=2t=4 s v = 2v自=12 m/s 11svv6 22 6 622ttm 自自第6页/共24页思考分析 2汽车一定能追随上自行车吗？若能，什么时候汽车追上自行车，此时汽车的速度是多少？ 解：汽车追上自行车时，二车位移相等（位移关系）则 vt=at2/26t= at2/2， t=4 s v= at= 34=12 m/s 分析相遇问题时，一定要分析所需满足的两个关系： 1.找出两个物体的运动时间之间的关系;2. 利用两个物体相遇时必

5、须处于同一位置,找出两个物体位移之间的关系 小结 第7页/共24页追及和相遇问题的分析方法: 1.根据对两个物体的运动过程的分析，画出运动过程的示意图2.根据追逐的两个物体的运动性质,选择同一参照物,列出两个物体的位移方程，注意要将两物体运动时间的关系反映在方程中3.由运动示意图找出两个物体的位移间的关系方程，这是关键4.联立方程进行求解.方法归纳 第8页/共24页例2、一车从静止开始以1m/s2的加速度前进，车后相距S0为25m处，某人同时开始以6m/s的速度匀速追车，能否追上？如追不上，求人、车间的最小距离。 解析：依题意，人与车运动的时间相等，设为t,当人追上车时，两者之间的位移关系为：

6、S车+S0= S人即： at22 + S0= v人t由此方程求解t，若有解，则可追上； 若无解，则不能追上。 代入数据并整理得：t212t+50=0=b24ac=1224501=560所以，人追不上车。S0v=6m/sa=1m/s2第9页/共24页 在刚开始追车时，由于人的速度大于车的速度，因此人车间的距离逐渐减小；当车速大于人的速度时，人车间的距离逐渐增大。因此，当人车速度相等时，两者间距离最小。at= v人 t=6s在这段时间里，人、车的位移分别为：S人=v人t=66=36mS车=at2/2=162/2=18mS=S0+S车S人=25+1836=7m第10页/共24页 一车从静止开始以1m

7、/s2的加速度前进，车后相距S0为25m处，某人同时开始以至少多大的速度匀速追车，才能追上车？车恰好追上人的速度多大?解析：依题意，人与车运动的时间相等，设为t,当人追上车时，两者之间的位移关系为：S车+S0= S人即： at22 + S0= v人t 代入数据并整理得：t2 2v人t+50=0S0v=?m/sa=1m/s2变式 =b24ac=(2v人)2 4501 0所以，5 2/vm s人5 2/,.5 2 ;5 2/vm stsvm sv人人车当时 人恰好追上车此时车速第11页/共24页小结匀速运动的物体甲追及同向匀加速直线运动物体乙时： 若追不上，则V甲= V乙是两者相距最近的条件； 若

8、能追上，则V甲= V乙是恰好追上的条件第12页/共24页 例3. 在平直公路上有两辆汽车A、B平行同向行驶，A车以vA=4m/s 的速度做匀速直线运动，B车以vB=10m/s的速度做匀速直线运动，当B车行驶到A车前S=7m处时关闭发动机以2m/s2的加速度做匀减速直线运动，则从此时开始A车经多长时间可追上B车？ 分析：画出运动的示意图如图所示：vA= 4m/svB= 10m/s7m追上处a= -2m/s2A车追上B车可能有两种不同情况：B车停止前被追及和B车停止后被追及。究竟是哪一种情况，应根据解答结果，由实际情况判断。第13页/共24页解答：设经时间t 追上。依题意：vBt + at2/2

9、+ S = vAt 即：10t - t 2 + 7 = 4 t t=7s t=-1s(舍去)B车刹车的时间 t= vB / a =5s显然，B车停止后A再追上B。B车刹车的位移 SB=vB2/2a=102/4=25m A车的总位移 SA=SB+S=32m t =SA/vA=32/4=8s思考：若将题中的vA=4m/s 改为vA=16m/s ，结果如何？即甲车停止前被追及， t=1s 即：10t - t 2 + 7 = 16t t=1s t=-7s(舍去)第14页/共24页小结 匀速运动的物体甲追及同向匀减速直线运动物体乙时，要分析是在乙停止前后被追及。思考 若甲的速度小于乙的初速度，则V甲=

10、V乙有什么意义吗？ 若甲的速度小于乙的初速度，则V甲= V乙是两者相距最远的条件；思考 若甲的速度大于乙的初速度，则V甲= V乙有什么意义吗？ 没有特殊意义。第15页/共24页例4.汽车正以10m/s的速度在平直公路上做匀速直线运动,突然发现正前方10m处有一辆自行车以4m/s的速度同方向做匀速直线运动,汽车立即关闭油门,做加速度为6m/s2的匀减速运动,问：（1）汽车能否撞上自行车?若汽车不能撞上自行车，汽车与自行车间的最近距离为多少？（2）汽车减速时，他们间距离至少多大不相撞？ 汽车在关闭油门减速后的一段时间内，其速度大于自行车速度，因此，汽车和自行车之间的距离在不断的缩小，当这距离缩小到

11、零时，若汽车的速度减至与自行车相同，则能满足汽车恰好不碰上自行车v汽= 10m/sv自= 4m/s10m追上处a= -6m/s2分析：画出运动的示意图如图所示第16页/共24页解：（1）汽车速度减到4m/s时运动的时间和发生的位移分别为t=(v自- v汽)/a=（4-10）/(-6）s=1sS汽= （v自2-v汽2）/2a=(16-100)/(-12)=7m这段时间内自行车发生的位移S自= v自t=4m因为 S0+S自S汽所以，汽车不能撞上自行车。汽车与自行车间的最近距离为S=S0+S自S汽=（10+47）m=7m（2）要使汽车与自行车不相撞则S=0 则汽车减速时它们之间的距离至少为 S0=S

12、汽S自=（7-4）m=3m第17页/共24页小结匀减速直线运动物体乙追及同向匀速运动的物体甲时： 若追不上，则V甲= V乙是两者相距最近的条件； 若能追上，则V甲= V乙是恰好追上的条件第18页/共24页分析追及和相遇问题时要注意：1.一定要抓住一个条件两个关系（1）一个条件是两个物体速度相等时满足的临界条件，如两个物体的距离是最大还是最小，是否恰好追上等。（2）两个关系是时间关系和位移关系时间关系指两物体是同时运动还是一前一后位移关系指两物体同地运动还是一前一后，通过画运动示意图找两物体间的位移关系是解题的关键。2.若被追赶的物体做匀减速运动，一定要注意，追上前该物体是否停止运动。3.仔细审

13、题，注意抓住题目中的关键字眼，充分挖掘题目中隐含条件，如“刚好”、“恰巧”、“最多”、“至少”等，往往对应一个临界状态，满足相应的临界条件。第19页/共24页1、匀加速直线运动物体追及同向匀速物体时，则V甲= V乙追上前具有最大距离的条件；2、匀速运动的物体甲追及同向匀加速直线运动物体乙时：若追不上，则V甲= V乙是两者相距最近的条件；若能追上，则V甲= V乙是恰好追上的条件3、匀速运动的物体甲追及同向匀减速直线运动物体乙时，若甲的速度小于乙的初速度，则V甲= V乙是两者相距最远的条件。4、匀减速直线运动物体乙追及同向匀速运动的物体甲时：若追不上，则V甲= V乙是两者相距最近的条件；若能追上，

14、则V甲= V乙是恰好追上的条件。第20页/共24页针对训练1、甲、乙两运动员在训练交接棒的过程中发现：甲经短距离加速后能保持9m/s的速度跑完全程；乙从起跑后到接棒前的运动是匀加速的。为了确定乙起跑的时机，需在接力区前适当的位置设置标记。在某次练习中，甲在接力区前S0=13.5m处作了标记，并以V=9m/s的速度跑到此标记时向乙发出起跑口令。乙在接力区的前端听到口令时起跑，并恰好在速度达到与甲相同时被甲追上，完成交接棒。已知接力区的长度为L=20m。求：（1）此次练习中乙在接棒前的加速度a；（2）在完成交接棒时乙离接力区末端的距离。a=3m/s2 s=6.5m第21页/共24页第22页/共24页第23页/共24页