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【摘要】 追击问题是高中物理运动学中比较难的知识,也是运动学中的重点内容,特别是刚进高中的高一新生对这部分内容的理解分析解答存在很大困难,本文就追击问题的各物理量之间的关系,追击问题的各种类型,一般分析步骤、解答技巧和一些常见方法作了一些阐述。以帮助学生尽快熟悉掌握追击问题。
【关键词】 追击问题 一般步骤 常见解法
【中图分类号】 G633.7 【文献标识码】 A 【文章编号】 1006-5962(2012)08(b)-0118-01
1 明确追击问题的实质,确定位移速度时间的关系
1.1 相遇和追击问题的实质
研究的两物体能否在相同的时刻到达相同的空间位置的问题。即两物体相遇所蕴含的位移速度时间之间的各种关系。
1.2 画出物体运动的情景图,理清三大关系
(1)时间关系:
(2)位移关系:
(3)速度关系:两者速度相等。它往往是物体间能否追上或(两者)距离最大、最小的临界条件,也是分析判断的切入点。
1.3 两种典型追击问题
(1)速度大者(匀减速)追速度小者(匀速)
①当v1=v2时,A末追上B,则A、B永不相遇,此时两者间有最小距离;
②当v1=v2时,A恰好追上B,则A、B相遇一次,也是避免相撞刚好追上的临界条件;
③当v1>v2时,A已追上B,则A、B相遇两次,且之后当两者速度相等时,两者间有最大距离。
(2)同地出发,速度小者(初速度为零的匀加速)追速度大者(匀速)(图1)
①当v1=v2时,A、B距离最大;
②当两者位移相等时,有v1=2v2且A追上B。A追上B所用的时间等于它们之间达到最大距离时间的两倍。
2 典型应用,思路提拔
2.1 相遇和追击问题的常用解题方法
画出两个物体运动示意图,分析两个物体的运动性质,找出临界状态,确定它们位移、时间、速度三大关系。
(1)基本公式法——根据运动学公式,把时间关系渗透到位移关系和速度关系中列式求解。
(2)图像法——正确画出物体运动的v--t图像,根据图像的斜率、截距、面积的物理意义结合三大关系求解。通过图像做到:找到v1=v2相等的时刻;比较面积发现s1与s2的关系;根据斜率比较加速度a1与a2的关系。
(3)相对运动法——巧妙选择参考系,简化运动过程、临界状态,根据运动学公式列式求解。
2.2 相遇和追击问题的一般步骤
(1)分析两物体运动过程及规律,画出两物体运动的示意图。
(2)核实运动的时间关系,以及出发的地点关系。
(3)要注意两点,一是速度相等两者的位置关系,二是位置相同(即相遇)时两者的速度关系及加速度关系。
(4)由运动示意图找出两物体位移间关系的方程,或画出运动图像,这是关键。
(5)联立方程求解,并对结果进行简单分析。
2.3 典型例题应用
例1.A火车以v1=20m/s速度匀速行驶,司机发现前方同轨道上相距100m处有另一列火车B正以v2=10m/s速度匀速行驶,A车立即做加速度大小为a的匀减速直线运动。要使两车不相撞,a应满足什么条件?
解1:(公式法)两车恰好不相撞的条件是两车速度相同时相遇。
由A、B速度关系:
由A、B位移关系:
所以
例2.一辆汽车在十字路口等候绿灯,当绿灯亮时汽车以3m/s2的加速度开始加速行驶,恰在这时一辆自行车以6m/s的速度匀速驶来,从后边超过汽车。试求: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最远?此时距离是多少?
解1:(公式法)当汽车的速度与自行车的速度相等时,两车之间的距离最大。设经时间t两车之间的距离最大。则根据速度相等求出时间,分别求出他们的位移,即可求出此时距离。
解2:(图像法)在同一个v-t图中画出自行车和汽车的速度时间图像,根据图像面积的物理意义,两车位移之差等于图中梯形的面积与矩形面积的差,当t=t0时矩形与三角形的面积之差最大。
v-t图像的斜率表示物体的加速度(图2)
当t=2s时两车的距离最大为图中阴影三角形的面积动态分析随着时间的推移,矩形面积(自行车的位移)与三角形面积(汽车的位移)的差的变化规律
3 小结
总之对于运动学的追击问题,关键在于分析两个物体的运动过程,画出示意图,明确他们的位移之间,速度之间,时间之间的关系,挖掘隐含条件,列出运动学的方程。只要我们大胆一点,敢于假设一些物理量,利用运动示意图和速度时间图像帮助我们分析,追击问题就可以迎刃而解了。
【关键词】 追击问题 一般步骤 常见解法
【中图分类号】 G633.7 【文献标识码】 A 【文章编号】 1006-5962(2012)08(b)-0118-01
1 明确追击问题的实质,确定位移速度时间的关系
1.1 相遇和追击问题的实质
研究的两物体能否在相同的时刻到达相同的空间位置的问题。即两物体相遇所蕴含的位移速度时间之间的各种关系。
1.2 画出物体运动的情景图,理清三大关系
(1)时间关系:
(2)位移关系:
(3)速度关系:两者速度相等。它往往是物体间能否追上或(两者)距离最大、最小的临界条件,也是分析判断的切入点。
1.3 两种典型追击问题
(1)速度大者(匀减速)追速度小者(匀速)
①当v1=v2时,A末追上B,则A、B永不相遇,此时两者间有最小距离;
②当v1=v2时,A恰好追上B,则A、B相遇一次,也是避免相撞刚好追上的临界条件;
③当v1>v2时,A已追上B,则A、B相遇两次,且之后当两者速度相等时,两者间有最大距离。
(2)同地出发,速度小者(初速度为零的匀加速)追速度大者(匀速)(图1)
①当v1=v2时,A、B距离最大;
②当两者位移相等时,有v1=2v2且A追上B。A追上B所用的时间等于它们之间达到最大距离时间的两倍。
2 典型应用,思路提拔
2.1 相遇和追击问题的常用解题方法
画出两个物体运动示意图,分析两个物体的运动性质,找出临界状态,确定它们位移、时间、速度三大关系。
(1)基本公式法——根据运动学公式,把时间关系渗透到位移关系和速度关系中列式求解。
(2)图像法——正确画出物体运动的v--t图像,根据图像的斜率、截距、面积的物理意义结合三大关系求解。通过图像做到:找到v1=v2相等的时刻;比较面积发现s1与s2的关系;根据斜率比较加速度a1与a2的关系。
(3)相对运动法——巧妙选择参考系,简化运动过程、临界状态,根据运动学公式列式求解。
2.2 相遇和追击问题的一般步骤
(1)分析两物体运动过程及规律,画出两物体运动的示意图。
(2)核实运动的时间关系,以及出发的地点关系。
(3)要注意两点,一是速度相等两者的位置关系,二是位置相同(即相遇)时两者的速度关系及加速度关系。
(4)由运动示意图找出两物体位移间关系的方程,或画出运动图像,这是关键。
(5)联立方程求解,并对结果进行简单分析。
2.3 典型例题应用
例1.A火车以v1=20m/s速度匀速行驶,司机发现前方同轨道上相距100m处有另一列火车B正以v2=10m/s速度匀速行驶,A车立即做加速度大小为a的匀减速直线运动。要使两车不相撞,a应满足什么条件?
解1:(公式法)两车恰好不相撞的条件是两车速度相同时相遇。
由A、B速度关系:
由A、B位移关系:
所以
例2.一辆汽车在十字路口等候绿灯,当绿灯亮时汽车以3m/s2的加速度开始加速行驶,恰在这时一辆自行车以6m/s的速度匀速驶来,从后边超过汽车。试求: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最远?此时距离是多少?
解1:(公式法)当汽车的速度与自行车的速度相等时,两车之间的距离最大。设经时间t两车之间的距离最大。则根据速度相等求出时间,分别求出他们的位移,即可求出此时距离。
解2:(图像法)在同一个v-t图中画出自行车和汽车的速度时间图像,根据图像面积的物理意义,两车位移之差等于图中梯形的面积与矩形面积的差,当t=t0时矩形与三角形的面积之差最大。
v-t图像的斜率表示物体的加速度(图2)
当t=2s时两车的距离最大为图中阴影三角形的面积动态分析随着时间的推移,矩形面积(自行车的位移)与三角形面积(汽车的位移)的差的变化规律
3 小结
总之对于运动学的追击问题,关键在于分析两个物体的运动过程,画出示意图,明确他们的位移之间,速度之间,时间之间的关系,挖掘隐含条件,列出运动学的方程。只要我们大胆一点,敢于假设一些物理量,利用运动示意图和速度时间图像帮助我们分析,追击问题就可以迎刃而解了。