运动学图像 追及相遇问题
17页1、专题强化一运动学图象追及相遇问题专题解读 1.本专题是匀变速直线运动规律和运动学图象的综合应用,为高考必考内容,多以选择题形式命题.2.学好本专题,可以提高同学们通过画运动情景示意图和vt图象分析和解决运动学问题的能力.3.用到的知识有:xt图象和vt图象的理解,匀变速直线运动的规律,临界条件的确定,极值思想等数学方法.一、运动学图象1.直线运动的xt图象(1)图象的物理意义反映了做直线运动的物体的位移随时间变化的规律.(2)图线斜率的意义图线上某点切线的斜率大小表示物体速度的大小图线上某点切线的斜率正负表示物体速度的方向.(3)交点两图线交点,表示两物体相遇.2.直线运动的vt图象(1)图象的物理意义反映了做直线运动的物体的速度随时间变化的规律.(2)图线斜率的意义图线上某点切线的斜率大小表示物体加速度的大小.图线上某点切线的斜率正负表示加速度的方向.(3)两种特殊的vt图象匀速直线运动的vt图象是与横轴平行的直线.匀变速直线运动的vt图象是一条倾斜的直线.(4)图象与时间轴围成的面积的意义(如图1)图1图象与时间轴围成的面积表示位移.若此面积在时间轴的上方,表示这段时间内的位移方向
2、为正;若此面积在时间轴的下方,表示这段时间内的位移方向为负.(5)交点两图线交点表示此时两物体速度相同.自测1甲、乙两物体从同一点出发且在同一条直线上运动,它们的位移时间(xt)图象如图2所示,由图象可以看出在04 s内()图2A.甲、乙两物体始终同向运动B.第4 s末时,甲、乙两物体间的距离最大C.甲的平均速度等于乙的平均速度D.乙物体一直做匀加速直线运动答案C解析由题图可知在02 s内,甲、乙同向运动,在24 s内两者反向运动,选项A错误;第4 s末两物体相遇,两物体间的距离不是最大,选项B错误;由题图知在04 s内,甲、乙的位移都是2 m,故平均速度相等,选项C正确;根据图线斜率的绝对值等于速度的大小,可知乙物体一直做匀速直线运动,选项D错误. 自测2如图3所示,为某物体做直线运动的vt图象,由此可知()图3A.前1 s物体的位移大小为1 mB.前2 s末物体的瞬时速度大小为2 m/sC.前3 s内物体的加速度大小为3 m/sD.前3 s物体做匀变速直线运动答案A解析在vt图象中,相应图线与时间轴所围的面积表示位移,由题图知,前1 s内物体的位移大小x12 m1 m,选项A正确;
3、在13 s内由题图得,物体的加速度a1 m/s,第2 s末物体的瞬时速度vv0at2 m/s1 m/s21 s1 m/s,选项B、C错误;第1 s内物体做匀加速直线运动,13 s内物体做匀减速直线运动,选项D错误.二、追及与相遇问题1.概述当两个物体在同一条直线上运动时,由于两物体的运动情况不同,所以两物体之间的距离会不断发生变化,就会涉及追及、相遇或避免碰撞等问题.2.两类情况(1)若后者能追上前者,则追上时,两者处于同一位置,后者的速度一定不小于前者的速度.(2)若后者追不上前者,则当后者的速度与前者的速度相等时,两者相距最近.3.相遇问题的常见情况(1)同向运动的两物体追及并相遇:两物体位移大小之差等于开始时两物体间的距离.(2)相向运动的两物体相遇:各自发生的位移大小之和等于开始时两物体间的距离.自测3平直公路上的甲车以10 m/s的速度做匀速直线运动,乙车静止在路面上,当甲车经过乙车旁边时,乙车立即以大小为1 m/s2的加速度沿相同方向做匀加速运动,从乙车加速开始计时,则()A.乙车追上甲车所用的时间为10 sB.乙车追上甲车所用的时间为20 sC.乙追上甲时,乙的速度是15
4、 m/sD.乙追上甲时,乙的速度是10 m/s答案B解析设乙车追上甲车所用的时间为t,则有v甲tat2,解得t20 s,选项A错误,B正确;由vat得,乙车追上甲车时,乙车速度v乙20 m/s,选项C、D错误.命题点一运动学图象的理解和应用1.xt图象与vt图象的比较xt图象vt图象图象举例意义倾斜直线表示匀速直线运动;曲线表示变速直线运动倾斜直线表示匀变速直线运动;曲线表示变加速直线运动特别处两条图线的交点表示相遇图线与时间轴所围面积表示位移运动情况甲做匀速直线运动,乙做速度逐渐减小的直线运动丙做匀加速直线运动,丁做加速度逐渐减小的变加速直线运动位移0t1时间内甲、乙位移相等0t2时间内丁的位移大于丙的位移平均速度0t1时间内甲、乙平均速度相等0t2时间内丁的平均速度大于丙的平均速度2.三点说明(1)xt图象与vt图象都只能描述直线运动,且均不表示物体运动的轨迹;(2)分析图象要充分利用图象与其所对应的物理量的函数关系;(3)识图方法:一轴、二线、三斜率、四面积、五截距、六交点.例1(多选)如图4,直线a和曲线b分别是在平直公路上行驶的汽车a和b的位移时间(xt)图线,由图可知()图
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