許曉衛(wèi)
追及問題往往涉及兩個以上物體的運動過程,每個物體的運動規(guī)律不盡相同,對此類問題的求解,除了要透徹理解基本物理規(guī)律熟練運用運動學(xué)公式外,還應(yīng)仔細審題,并盡可能地畫出運動過程的示意圖幫助分析。速度圖像可直觀反映運動物體的速度變化過程,利用圖線與時間軸所夾面積表示位移形象,展示追擊過程物體間距離的變化,有利于學(xué)生深入理解追擊過程的實質(zhì)——速度不同導(dǎo)致物體間距離的變化。同時運用圖像中的幾何知識可以避免復(fù)雜的計算,往往可使解題過程簡捷明了。
一、追及物體間距離
速度圖像與時間軸所夾面積表示位移,利用速度圖像求物體間的距離可以避免復(fù)雜的計算。
解析:設(shè)前車剎車后經(jīng)過時間t停下,取汽車運動方向為正方向,前車開始剎車時刻為記時起始時刻,作出兩車的V—t圖像如圖示。陰影部分表示前車剎車的位移大小S,要使兩車不相撞,勻速行駛時的距離最小距離為圖中的長方形面積ΔS=2S。
二、距離極值
三、能否相遇判斷
追及物體速度大于被追物體速度時,二者間距離減少,小于被追物體速度時,二者距離增加,若速度相等時未追上,那么以后也追不上,即不能相遇。
例題3:晚間,火車甲以4m/s的速度勻速前進,火車乙誤入同一軌道,且以20m/s的速度追向甲車,當(dāng)乙車司機發(fā)現(xiàn)甲車時,兩車相距125m,乙車立即開始制動。已知以這種速度前進的火車制動后需要經(jīng)過200m才能停止,請通過計算說明是否撞車發(fā)生事故?
解析:以火車乙開始剎車時刻為零時刻,運動方向為正方向作出兩車運動的速度圖像。減速運動的乙車追勻速運動的甲車,在乙車減速至甲車速度時未追上,那么以后也追不上甲車,該過程乙車比甲車超出的位移為圖中小三角形面積s,大三角形面積為乙車制動后前進的距離200m,