《相遇和追击问题》课件.ppt
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- 相遇和追击问题 相遇 追击 问题 课件
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1、第二章第二章 直线运动直线运动2023-1-61“追及和相遇追及和相遇”问题问题 两个物体同时在同一条直线上(或互相平行的直线上)两个物体同时在同一条直线上(或互相平行的直线上)做直线运动,可能相遇或碰撞,这一类问题称为做直线运动,可能相遇或碰撞,这一类问题称为“追追及和相遇及和相遇”问题。问题。“追及和相遇追及和相遇”问题的特点:问题的特点:(1 1)有两个相关联的物体同时在运动。)有两个相关联的物体同时在运动。(2 2)“追上追上”或或“相遇相遇”时两物体同时到达空间同一时两物体同时到达空间同一位置。位置。2023-1-62“追及和相遇追及和相遇”问题问题“追及和相遇追及和相遇”问题解题的
2、关键是:问题解题的关键是:准确分析两个物体的运动过程,找出两个物体运动的准确分析两个物体的运动过程,找出两个物体运动的三个关系:(三个关系:(1 1)时间关系(大多数情况下,两个物体)时间关系(大多数情况下,两个物体的运动时间相同,有时运动时间也有先后)。(的运动时间相同,有时运动时间也有先后)。(2 2)位)位移关系。(移关系。(3 3)速度关系。)速度关系。在在“追及和相遇追及和相遇”问题中,要抓住临界状态:速度相问题中,要抓住临界状态:速度相同时,两物体间距离最小或最大。如果开始前面物体速同时,两物体间距离最小或最大。如果开始前面物体速度大,后面物体速度小,则两个物体间距离越来越大,度大
3、,后面物体速度小,则两个物体间距离越来越大,当速度相同时,距离最大;如果开始前面物体速度小,当速度相同时,距离最大;如果开始前面物体速度小,后面物体速度大,则两个物体间距离越来越小,当速度后面物体速度大,则两个物体间距离越来越小,当速度相同时,距离最小。相同时,距离最小。2023-1-63 例例11:一辆汽车在十字路口等候绿灯,当绿灯亮时:一辆汽车在十字路口等候绿灯,当绿灯亮时汽车以汽车以3m/s3m/s2 2的加速度开始加速行驶,恰在这时一辆的加速度开始加速行驶,恰在这时一辆自行车以自行车以6m/s6m/s的速度匀速驶来,从后边超过汽车。试的速度匀速驶来,从后边超过汽车。试求:汽车从路口开动
4、后,在追上自行车之前经过多长求: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?时间两车相距最远?此时距离是多少?s汽汽s自自s2023-1-64方法一:公式法方法一:公式法当汽车的速度与自行车的速当汽车的速度与自行车的速度相等时,两车之间的距离度相等时,两车之间的距离最大。设经时间最大。设经时间t t两车之间的两车之间的距离最大。则距离最大。则自汽vatvssavt236自x汽汽x自自xmmmattvxxxm62321262122自汽自 探究探究:汽车经过多少时间能追上自行车:汽车经过多少时间能追上自行车?此时汽车此时汽车的速度是多大的速度是多大?汽车运动的位移又
5、是多大?汽车运动的位移又是多大?221aTTv自savt42自smaTv/12汽maTs24212汽2023-1-65方法二:图象法方法二:图象法解解;画出自行车和汽车的速度画出自行车和汽车的速度-时间图线,自行车的位移时间图线,自行车的位移s s自自等于等于其图线与时间轴围成的矩形的面积,而汽车的位移其图线与时间轴围成的矩形的面积,而汽车的位移s s汽汽则等于其则等于其图线与时间轴围成的三角形的面积。两车之间的距离则等于图图线与时间轴围成的三角形的面积。两车之间的距离则等于图中矩形的面积与三角形面积的差,不难看出,中矩形的面积与三角形面积的差,不难看出,当当t=tt=t0 0时矩形与三时矩形
6、与三角形的面积之差最大角形的面积之差最大。v/ms-1自自行行车车汽车汽车t/so6t03tan60tmmsm66221V-tV-t图像的斜率表示物体的加速度图像的斜率表示物体的加速度当当t=2st=2s时两车的距离最大时两车的距离最大st20动态分析随着时间的推移动态分析随着时间的推移,矩形面矩形面积积(自行车的位移自行车的位移)与三角形面积与三角形面积(汽车的位移汽车的位移)的差的变化规律的差的变化规律2023-1-66方法三:二次函数极值法方法三:二次函数极值法设经过时间设经过时间t t汽车和自行汽车和自行车之间的距离车之间的距离 s s,则,则s汽汽s自自x2223621ttattvs
7、自时当st2)23(26msm6)23(462 探究探究:汽车经过多少时间能追上自行车:汽车经过多少时间能追上自行车?此时汽车的速度是多大此时汽车的速度是多大?汽车运动的位移又是多大?汽车运动的位移又是多大?02362ttssT4smaTv/12汽maTs24212汽2023-1-67方法四:相对运动法方法四:相对运动法选自行车为参照物选自行车为参照物,则从开始运动到两车相距最远这段过,则从开始运动到两车相距最远这段过程中,以汽车相对地面的运动方向为正方向,汽车相对此程中,以汽车相对地面的运动方向为正方向,汽车相对此参照物的各个物理量的分别为:参照物的各个物理量的分别为:v v0 0=-6m/
8、s=-6m/s,a=3m/sa=3m/s2 2,v vt t=0=0 对汽车由公式对汽车由公式 asvvt2202 探究探究:s smm=-6 m=-6 m中负号表示什么意思?中负号表示什么意思?at对汽车由公式对汽车由公式 以自行车为以自行车为参照物参照物,公式公式中的各个量中的各个量都应是相对都应是相对于自行车的于自行车的物理量物理量.注意注意物理量的正物理量的正负号负号.表示汽车相对于自行车是向后运动的表示汽车相对于自行车是向后运动的,其相对于自行车的位移为向后其相对于自行车的位移为向后6m.6m.2023-1-68 例例22:A A火车以火车以v v1 1=20m/s=20m/s速度匀
9、速行驶,司机发现前速度匀速行驶,司机发现前方同轨道上相距方同轨道上相距100m100m处有另一列火车处有另一列火车B B正以正以v v2 2=10m/s=10m/s速度匀速行驶,速度匀速行驶,A A车立即做加速度大小为车立即做加速度大小为a a的匀减速直的匀减速直线运动。要使两车不相撞,线运动。要使两车不相撞,a a应满足什么条件?应满足什么条件?方法一:公式法方法一:公式法两车恰不相撞的条件是两车速度相同时相遇。两车恰不相撞的条件是两车速度相同时相遇。由由A A、B B 速度关系速度关系:由由A A、B B位移关系位移关系:22202215.01002)1020(2)(msmsxvva2/5
10、.0sma 则(包含时包含时间关系间关系)2023-1-69方法二:图象法方法二:图象法v/ms-1B BA At/so10t020100)1020(210tst2005.0201020tana2/5.0sma 则解解:在同一个在同一个V-tV-t图中画出图中画出A A车和车和B B车的速度图线,如图所示车的速度图线,如图所示.火车火车A A的位移等于其图线与时间轴围成的梯形的面积,而火车的位移等于其图线与时间轴围成的梯形的面积,而火车B B的位移的位移则等于其图线与时间轴围成的矩形的面积。两车位移之差等于图则等于其图线与时间轴围成的矩形的面积。两车位移之差等于图中梯形的面积与矩形面积的差,不
11、难看出,中梯形的面积与矩形面积的差,不难看出,当当t=tt=t0 0时梯形与矩形时梯形与矩形的面积之差最大的面积之差最大,为图中阴影部分三角形的面积为图中阴影部分三角形的面积.根据题意根据题意,阴影部阴影部分三角形的面积不能超过分三角形的面积不能超过100.100.物体的物体的v-tv-t图像的斜率表图像的斜率表示加速度示加速度,面积表示位移面积表示位移.2023-1-610方法三:相对运动法方法三:相对运动法以以B B车为参照物,车为参照物,A A车的初速度为车的初速度为v v0 0=10=10m/sm/s,以加速度,以加速度大小大小a a减速,行驶减速,行驶 s s=100=100 m m
12、 后后“停下停下”,末速度为,末速度为v vt t=0=0。02022asvvt2220202/5.0/10021002smsmxvvat2/5.0sma 则以以B B为参照物为参照物,公式中的各个量都应是相对于公式中的各个量都应是相对于B B的物理量的物理量.注意物理量的正负号注意物理量的正负号.2023-1-611 汽车甲沿着平直公路以速度汽车甲沿着平直公路以速度v v做匀速运动,当它经过做匀速运动,当它经过某处时,该处有一辆汽车乙由静止开始做匀加速直线某处时,该处有一辆汽车乙由静止开始做匀加速直线运动去追甲,根据以上条件运动去追甲,根据以上条件A.A.可求出乙追上甲时乙车的速度可求出乙追
13、上甲时乙车的速度B.B.可求出乙追上甲时乙车已走过的位移可求出乙追上甲时乙车已走过的位移C.C.可求出乙追上甲所用的时间可求出乙追上甲所用的时间D.D.可求出乙追上甲之前,两车相距最远时乙车的速度可求出乙追上甲之前,两车相距最远时乙车的速度A A、D D求解“追击问题”的关键是找两个物体的时间关系;位移关系;速度关系描述匀变速直线运动过程的有v0、vt、s、a、t五个物理量,必须知道其中三个量,才可以确定另外两个量。21)1(tt 21)2(ss 当乙的速度等于甲的速度v v时,它们之间距离最远2tvv 2023-1-612匀变速直线运动的三个重要推论匀变速直线运动的三个重要推论1.1.S=a
14、TS=aT2 22.2.时间中点的速度时间中点的速度202tttvvtsvv3.3.位移中点的速度位移中点的速度22202tsvvv特征:过程按时间等分特征:过程按时间等分 特征:过程按位移等分特征:过程按位移等分 2023-1-613解:车身长解:车身长4.5m4.5m,占标尺上,占标尺上3 3小格,每小格是小格,每小格是1.5m1.5m由图读出第一、第二次闪光由图读出第一、第二次闪光 汽车相距汽车相距S S1 1=1.5=1.58=12m8=12m,第二、第三次闪光汽车相距第二、第三次闪光汽车相距S S2 2=1.5=1.513.8=20.7m13.8=20.7m由由S=aTS=aT2 2
15、 得:得:B B222212/2.2/2127.20smsmTssa 例例.为了测定汽车在平直公路上启动时的加速度,为了测定汽车在平直公路上启动时的加速度,某人拍摄了一张在同一张底片上多次爆光的照片,如某人拍摄了一张在同一张底片上多次爆光的照片,如图示,如果拍摄时每隔图示,如果拍摄时每隔2s2s爆光一次,汽车车身总长爆光一次,汽车车身总长4.5m4.5m,那么这辆汽车的加速度约为,那么这辆汽车的加速度约为 A.1m/sA.1m/s2 2 B.2m/s B.2m/s2 2 C.3m/s C.3m/s2 2 D.4m/s D.4m/s2 2 0 5 10 15 20 252023-1-614例例.
16、某人用手表估测火车的加速度,先观测某人用手表估测火车的加速度,先观测3min3min,发现火车前进发现火车前进540m540m,隔,隔3min3min后,又观测后,又观测1min1min,发,发现火车前进现火车前进360m360m,若火车在这,若火车在这7min7min内做匀加速直线内做匀加速直线运动,则火车的加速度为运动,则火车的加速度为 A.0.03m/sA.0.03m/s2 2 B.0.01m/s B.0.01m/s2 2 C.0.5m/s C.0.5m/s2 2 D.0.6m/s D.0.6m/s2 2 6 61 12 23 34 45 57 7 6.56.51.51.5 解解:在在1
17、.5min1.5min时的速度时的速度v v1 1=540=540(3(360)=3m60)=3ms s在在6.5min6.5min时的速度时的速度v v2 2=360=360(1(160)=6m60)=6ms sB B0 0221212/01.0/60)5.15.6(36smsmttvva2023-1-615例例.两木块自左向右运动,现用高速摄影机在同一两木块自左向右运动,现用高速摄影机在同一底片上多次曝光,记录下木块每次曝光时的位置,如图底片上多次曝光,记录下木块每次曝光时的位置,如图所示,连续两次曝光的时间间隔是相等的,由图可知所示,连续两次曝光的时间间隔是相等的,由图可知 A.A.在时
18、刻在时刻t t2 2以及时刻以及时刻t t5 5两木块速度相同两木块速度相同 B.B.在在时刻时刻t t3 3两木块速度相同两木块速度相同 C.C.在时刻在时刻t t3 3和时刻和时刻t t4 4之间某瞬间两木块速度相同之间某瞬间两木块速度相同 D.D.在时刻在时刻t t4 4和时刻和时刻t t5 5之间某瞬时两木块速度相同之间某瞬时两木块速度相同 解:首先由图看出:上面那个物体相邻相等时间内的位移之差为解:首先由图看出:上面那个物体相邻相等时间内的位移之差为恒量,可以判定其做匀变速直线运动;下面那个物体明显地是做恒量,可以判定其做匀变速直线运动;下面那个物体明显地是做匀速运动。由于匀速运动。
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