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1.3《运动图象、追及和相遇问题》教学案(含答案)

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滦南县长宁中学张泽辉20162016

间内,它们的v -t图象如图所示。在这段时间内( )

A.汽车甲的平均速度比乙的大

v1+v2

B.汽车乙的平均速度等于

2

C.甲、乙两汽车的位移相同

D.汽车甲的加速度大小逐渐减小,汽车乙的加速度大小逐渐增大 解析:选A 根据v -t图象下方的面积表示位移,可以看出汽车甲的位移x甲大于汽车

x

乙的位移x乙,C错误;根据v=得,v甲>v乙,A正确;汽车乙的位移x乙小于初速度为

t

v1+v2v2、末速度为v1的匀减速直线运动的位移x,即汽车乙的平均速度小于 ,B错误;根

2

据v -t图象的斜率反映了加速度的大小,因此汽车甲、乙的加速度大小都逐渐减小,D错误。 3.(2015·广东高考)甲、乙两人同时同地出发骑自行车做直线运动,前1小时内的位移—时间图象如图所示。下列表述正确的是( )

A.0.2~0.5小时内,甲的加速度比乙的大 B.0.2~0.5小时内,甲的速度比乙的大 C.0.6~0.8小时内,甲的位移比乙的小 D.0.8小时内,甲、乙骑行的路程相等

解析:选B 在0.2~0.5小时内,位移—时间图象是倾斜的直线,则物体做匀速直线运动,所以在0.2~0.5小时内,甲、乙两人的加速度都为零,选项A错误;位移—时间图象的斜率绝对值大小反映了物体运动速度的大小,斜率绝对值越大,速度越大,故0.2~0.5小时内甲的速度大于乙的速度,选项B正确;由位移—时间图象可知,0.6~0.8小时内甲的位移大于乙的位移,选项C错误;由位移—时间图象可知,0.8小时内甲、乙往返运动过程中,甲运动的路程大于乙运动的路程,选项D错误。

考点三 追及和相遇问题 1.追及相遇问题中的一个条件和两个关系 (1)一个条件:即两者速度相等,它往往是物体间能够追上、追不上或两者距离最大、最小的临界条件,也是分析判断的切入点。

(2)两个关系:即时间关系和位移关系,这两个关系可通过画运动示意图得到。 2.追及相遇问题常见的情况

假设物体A追物体B,开始时,两个物体相距x0,有三种常见情况: (1)A追上B时,必有xA-xB=x0,且vA≥vB。

(2)要使两物体恰好不相撞,两物体同时到达同一位置时速度相同,必有xA-xB=x0,vA

=vB。

(3)若使两物体保证不相撞,则要求当vA=vB时,xA-xB<x0,且之后vA≤vB。 3.解题思路和方法

5

滦南县长宁中学张泽辉20162016

分析两物体的运动过程画运动示意图找两物体位移关系列位移方程

题型一 追者匀速,被追者匀加速

[典题2] 一步行者以6.0 m/s的速度跑去追赶被红灯阻停的公共汽车,在跑到距汽车25 m处时,绿灯亮了,汽车以1.0 m/s2 的加速度匀加速启动前进,则( )

A.人能追上公共汽车,追赶过程中人跑了36 m B.人不能追上公共汽车,人、车最近距离为7 m C.人能追上公共汽车,追上车前人共跑了43 m

D.人不能追上公共汽车,且车开动后,人车距离越来越远 [解析] 在跑到距汽车25 m处时,绿灯亮了,汽车以1.0 m/s2的加速度匀加速启动前进,当汽车加速到6.0 m/s时二者相距最近。汽车加速到6.0 m/s所用时间t=6 s,人运动距离为6×6 m=36 m,汽车运动距离为18 m,二者最近距离为18 m+25 m-36 m=7 m,A、C错误,B正确;人不能追上公共汽车,且车开动后,人车距离先减小后增大,D错误。

[答案] B

题型二 追者匀速,被追者匀减速

[典题3] 如图所示,A、B两物体(可视为质点)相距x=7 m ,物体A以vA=4 m/s 的速度向右匀速运动,而物体B此时的速度vB=10 m/s,只在摩擦力作用下向右做匀减速运动,

2

加速度大小为a=-2 m/s ,那么物体A追上物体B所用的时间为( )

A.7 s B.8 s C.9 s D.10 s

vB

[解析] 物体B做匀减速运动,到速度为零时,所需时间 t1==5 s,运动的位移xB

a

22vB10== m=25 m,在这段时间内物体A的位移 xA=vAt1=4×5 m=20 m;显然还没有2a2×2

追上,此后物体B静止,设物体A追上物体B所用时间为t,则有4t=(x+25)m,代入数据解得t=8 s,B正确。

[答案] B

题型三 追者匀减速,被追者匀速 [典题4] (2016·西安联考)汽车正在以10 m/s的速度在平直的公路上匀速前进,在它的正前方x处有一辆自行车以4 m/s的速度做同方向的匀速直线运动,汽车立即关闭油门做a=-6 m/s2的匀变速运动,若汽车恰好碰不上自行车,则x的大小为( )

A.8.33 m B.3 m C.3.33 m D.7 m

v2-v11

[解析] 汽车减速到4 m/s所需的时间t==1 s,此时汽车的位移x1=v1t+at2;

a2

自行车的位移x2=v2t,若汽车恰好碰不上自行车,则有x2+x=x1,代入数据解得x=3 m,选项B正确。

[答案] B

题型四 追者匀加速,被追者匀速 [典题5] (2016·湛江模拟)现有一辆摩托车先由静止开始以2.5 m/s2的加速度做匀加速运动,后以最大行驶速度25 m/s 匀速行驶,追赶前方以15 m/s的速度同向匀速行驶的卡车。已知摩托车开始运动时与卡车的距离为200 m,则:

(1)追上卡车前二者相隔的最大距离是多少? (2)摩托车经过多少时间才能追上卡车?

[解析] (1)在追上卡车前二者速度相等时相距最大,设从开始经过t1时间速度相等,最大间距为xm,则

v=at1

v

解得t1==6 s

a

6

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1

最大间距xm=(x0+vt1)-at2=245 m

21

(2)由题意得摩托车匀加速运动最长时间

vm

t2==10 s

a

v2m

此过程的位移x2==125 m

2a

所以摩托车在达到最大速度之前没有追上卡车。

v2m

设从开始经过t时间摩托车追上卡车,则有+vm(t-t2)=x0+vt

2a

解得t=32.5 s

[答案] (1)245 m (2)32.5 s

题型五 追者匀减速,被追者匀减速

[典题6] 甲、乙两车同向匀速行驶,甲车在前,乙车在后,速度分别为v甲=8 m/s,v

2

乙=16 m/s。在相距16 m时,甲、乙两车同时刹车,甲车加速度大小为2 m/s。问乙车加速度至少为多大时两车才不会相撞?

[解析] 甲、乙两车不相碰的条件是经过时间t,x乙≤x甲+16 m,当x乙=x甲+16 m时正好不相撞。

设乙的加速度为a,两车速度相等时,两车距离最小。 则v乙-at=v甲-2t,即t(a-2)=8① 又因为x乙=x甲+16 m

11

得16t-at2=8t-×2t2+16②

22

联立①②解得t=4 s,a=4 m/s2

即当a=4 m/s2时,两车正好不相撞,所以乙车的加速度至少应为4 m/s2。 [答案] 4 m/s2

专题突破训练 一、单项选择题 1.(2016·柳州模拟)某一质点运动的位移—时间图象如图所示,则下列说法正确的是( )

A.质点一定做直线运动 B.质点可能做曲线运动

C.t=20 s时刻质点离开出发点最远 D.在t=10 s时刻质点速度最大

解析:选A 位移图象只能反映位移正负两个方向,所以只能描述直线运动,故A正确,B错误;根据位移等于坐标的变化量分析可知,在10 s时质点离出发点最远为4 m,而在20 s时离出发点的距离只有1 m,故C错误;图象的斜率表示速度大小,在t=10 s速度为零,故D错误。

2.利用传感器与计算机结合,可以自动做出物体运动的图象。某同学在一次实验中得到运动小车的速度-时间图象如图所示,由此图象可知( )

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A.18 s时的加速度大于13 s时的加速度 B.小车做曲线运动

C.13 s末小车距离出发点最远

D.小车前10 s内的平均速度比后10 s内的大 解析:选A 由v -t图象的斜率大小表示小车的加速度大小可知,18 s时小车的加速度

大于13 s时小车的加速度,A正确;v -t图象只表示直线运动,B错误;小车在 0~20 s 内

-x

速度方向不变,故t=20 s时小车离出发点最远,C错误;由x前10 s

t

错误。

3.(2016·上饶联考)如图所示,直线①和曲线②分别是在平直公路上行驶的甲、乙两车的v -t图象,已知t1时刻两车在同一位置,则在t1到t2时间内(不包括t1、t2时刻)( )

A.乙车速度先减小后增大

B.甲、乙两车的加速度总是不同 C.乙车的速度始终小于甲车的速度

D.甲车始终在乙车前方,且二者间距离先增大后减小

解析:选C 图线切线的斜率表示加速度,在t1到t2这段时间内,甲车图线斜率先减小后增大,则b车的加速度先减小后增大,速度一直在增大,故A错误;乙两车的加速度有相同时,故B错误;由图可知乙车的速度始终小于甲车的速度;故C正确;图象与坐标轴围成的面积表示位移,则在t1到t2这段时间内,二者间距离始终增大,故D错误。

4.(2016·鹤壁质检)如图所示为速度—时间图象。若将该物体的运动过程用位移—时间图象表示出来,下列四幅图象中正确的是( )

解析:选C 由速度图象可知0~t1为正方向的匀速直线运动,t1~t2静止,t2~t3为负方向的匀速直线运动,0~t1 和t2~t3的速度大小相等,所以位移—时间图象为C图。

5.如图甲、乙所示是某物体在t时间内运动的位移—时间图象和速度—时间图象,从图象上可以判断( )

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