20xx高考物理大一轮复习微专题01运动图象追及相遇问题学案。
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微专题01运动图象追及相遇问题
运动图象的理解及应用
三种图象比较
图象x－t图象v－t图象a－t图象
图象实例
图线含义图线①表示质点做匀速直线运动(斜率表示速度v)图线①表示质点做匀加速直线运动(斜率表示加速度a)图线①表示质点做加速度增大的运动
图线②表示质点静止图线②表示质点做匀速直线运动图线②表示质点做匀变速运动
图线③表示质点向负方向做匀速直线运动图线③表示质点做匀减速直线运动图线③表示质点做加速度减小的运动
交点④表示此时三个质点相遇交点④表示此时三个质点有相同的速度交点④表示此时三个质点有相同的加速度
点⑤表示t1时刻质点位移为x1(图中阴影部分的面积没有意义)点⑤表示t1时刻质点速度为v1(图中阴影部分的面积表示质点在0～t1时间内的位移)点⑤表示t1时刻质点加速度为a1(图中阴影部分的面积表示质点在0～t1时间内的速度变化量)
Ⅰ.图象选择类问题
依据某一物理过程，设计某一物理量随时间(或位移、高度、速度等)变化的几个图象或此物理过程中某几个物理量随某一量的变化图象，从中判断其正误．
(20xx重庆巴蜀中学开学考试)(多选)如图所示，汽车以10m/s的速度匀速驶向路口，当行驶至距路口停车线20m处时，绿灯还有3s熄灭．而该汽车在绿灯熄灭时刚好停在停车线处，则汽车运动的速度—时间图象可能是()
解析：选BC根据v－t图象所围成的面积表示位移，来计算或估算位移的大小．A、sA＝10＋02×3m＝15m＜20m，选项A错误．B、由图可知sB＞15m，选项B正确．C、sC＝10×1＋10＋02×2m＝20m，选项C正确．D、sD＝10×0.5＋10＋02×2.5m＝17.5m＜20m，选项D错误．故选BC．
Ⅱ.图象信息类问题
这类问题是对某一物理情景给出某一物理量的具体变化图象，由图象提取相关信息或将图象反映的物理过程“还原”成数学表达形式从而对问题做出分析判断作答．
(多选)如图所示为A、B两质点在同一直线上运动的位移—时间(x－t)图象．A质点的图象为直线，B质点的图象为过原点的抛物线，两图象交点C、D坐标如图．下列说法正确的是()
A．A、B相遇两次
B．t1～t2时间段内B质点的平均速度与A质点匀速运动的速度相等
C．两物体速度相等的时刻一定在t1～t2时间段内的中间时刻
D．A在B前面且离B最远时，B的位移为x1＋x22
解析：选ABC由x－t图象知，t1、t2两时刻A、B处于同一位置，故二次相遇，A正确；t1～t2时间内两质点的位移相同．平均速度相同，B正确；由于B质点的图象为过原点的抛物线，有x＝kt2，则知B做匀加速直线运动，所以B在t1～t2时间内的平均速度等于中间时刻的速度，故C正确；由A、B运动情况可知，二者速度相等时，A的位移为x1＋x22，B的位移小于x1＋x22，D错误．
解决此类问题时要根据物理情景中遵循的规律，由图象提取信息和有关数据，根据对应的规律公式对问题做出正确的解答．具体分析过程如下：
Ⅲ.图象之间的相互转换
在物理量变化过程中，相关物理量之间相互关联，因此，通过定性推理或定量计算，我们可以由一种物理图象转换出另一种物理图象．(例如：由反映物体运动的v－t图象可以转换出x－t图象或a－t图象．)
(20xx集宁一中月考)一物体做直线运动，其加速度随时间变化的a－t图象如图所示．下列v－t图象中，可能正确描述此物体运动的是()
解析：选D在0～T2内，物体从静止开始沿加速度方向匀加速运动，v－t图象是向上倾斜的直线；在T2～T内，加速度为0，物体做匀速直线运动，v－t图象是平行于t轴的直线；在T～2T，加速度反向，速度方向与加速度方向相反，物体先做匀减速运动，到32T时刻速度为零，接着反向做初速度为零的匀加速直线运动，v－t图象是向下倾斜的直线，故D正确，AC错误；在0～T2内，由两个图象看出速度和加速度都沿正向，物体应做匀加速运动，在T2～T内，加速度为0，物体做匀速直线运动，在T～2T，加速度反向，物体做匀减速直线运动，所以该速度与a－t图象所反映的运动情况不符，故B错误．
图象转换问题的“三个”关键点
(1)注意合理划分运动阶段，分阶段进行图象转换．
(2)注意相邻运动阶段的衔接，尤其是运动参量的衔接．
(3)注意图象转换前后核心物理量间的定量关系，这是图象转换的依据．
追及与相遇问题
(对应学生用书P10)
讨论追及、相遇问题的实质，就是分析两物体在相同时间内能否到达相同的空间位置．
1．抓住一个条件，两个关系
(1)一个条件：二者速度相等．它往往是能否追上或距离最大、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．可通过画草图找出两物体的位移关系，也是解题的突破口．
2．能否追上的判断方法
常见情形：物体A追物体B，开始二者相距x0，则
(1)A追上B时，必有xA－xB＝x0，且vA≥vB．
(2)要使两物体恰不相撞，必有xA－xB＝x0，且vA≤vB．
Ⅰ.与运动图象相结合的追及相遇问题
(20xx全国卷Ⅰ)(多选)甲、乙两车在平直公路上同向行驶，其v－t图象如图所示．已知两车在t＝3s时并排行驶，则()
A．在t＝1s时，甲车在乙车后
B．在t＝0时，甲车在乙车前7.5m
C．两车另一次并排行驶的时刻是t＝2s
D．甲、乙车两次并排行驶的位置之间沿公路方向的距离为40m
解析：选BD根据v－t图，甲、乙都沿正方向运动．t＝3s时，甲、乙相遇，此时v甲＝30m/s，v乙＝25m/s，由位移和v－t图线所围面积对应关系知，0～3s内甲车位移x甲＝12×3×30m＝45m，乙车位移x乙＝12×3×(10＋25)m＝52.5m．故t＝0时，甲、乙相距Δx1＝x乙－x甲＝7.5m，即甲在乙前方7.5m，B选项正确；0～1s内，x甲′＝12×1×10m＝5m，x乙′＝12×1×(10＋15)m＝12.5m，Δx2＝x乙′－x甲′＝7.5m＝Δx1，说明在t＝1s时甲、乙第一次相遇，A、C错误；甲、乙两次相遇地点之间的距离为x＝x甲－x甲′＝45m－5m＝40m，所以D选项正确．
相遇的本质就是同一时刻到达同一位置，是解决追及相遇问题不变的思路．注意起始位置是否在同一位置，速度相等和位置关系是解题的突破口．
(20xx定州中学模拟)(多选)甲、乙两车某时刻由同一地点沿同一方向开始做直线运动，若以该时刻作为计时起点，得到两车的x－t图象如图所示，则下列说法正确的是()
A．t1时刻乙车从后面追上甲车
B．t1时刻两车相距最远
C．0到t1时间内，乙车的平均速度小于甲车的平均速度
D．0到t1时间内，乙车的平均速度等于甲车的平均速度
解析：选AD它们在同一时刻由同一地点沿同一方向开始做直线运动，经过时间t1位移又相等，故在t1时刻乙车刚好从后面追上甲车，故A正确，B错误；0到t1时间内，甲乙两车位移相等，根据平均速度等于位移除以时间可知，0到t1时间内，乙车的平均速度等于甲车的平均速度，故D正确，C错误．
Ⅱ.与实际生活相结合的追及相遇问题
(20xx济南实验中学模拟)在水平轨道上有两列火车A和B相距x，A车在后面做初速度为v0、加速度大小为2a的匀减速直线运动，而B车同时做初速度为零、加速度为a的匀加速直线运动，两车运动方向相同．要使两车不相撞，求A车的初速度v0满足什么条件．(可用多种方法)
解析：两车不相撞的临界条件是，A车追上B车时其速度与B车相等．设A、B两车从相距x到A车追上B车时，A车的位移为xA、末速度为vA、所用时间为t；B车的位移为xB、末速度为vB，运动过程如图所示，现用三种方法解答如下：
解法一分析法利用位移公式、速度公式求解，对A车有xA＝v0t＋12×(－2a)×t2，vA＝v0＋(－2a)×t
对B车有xB＝12at2，vB＝at
两车位移关系有x＝xA－xB
追上时，两车不相撞的临界条件是vA＝vB
联立以上各式解得v0＝6ax
故要使两车不相撞，A车的初速度v0应满足的条件是
v0≤6ax．
解法二函数法利用判别式求解，由解法一可知
xA＝x＋xB，即v0t＋12×(－2a)×t2＝x＋12at2
整理得3at2－2v0t＋2x＝0
这是一个关于时间t的一元二次方程，当根的判别式Δ＝(－2v0)2－43a2x＝0时，两车刚好不相撞，所以要使两车不相撞，A车的初速度v0应满足的条件是v0≤6ax．
解法三图象法利用v－t图象求解，先作A、B两车的v－t图象，如图所示，设经过t时间两车刚好不相撞，则对A车有vA＝v′＝v0－2at
对B车有vB＝v′＝at
以上两式联立解得t＝v03a
经t时间两车发生的位移之差为原来两车间距离x，它可用图中的阴影面积表示，由图象可知
x＝12v0t＝12v0v03a＝v206a
所以要使两车不相撞，A车的初速度v0应满足的条件是v0≤6ax．
答案：v0≤6ax
1．牢记“一个思维流程”
2．掌握“三种分析方法”
(1)分析法
应用运动学公式，抓住一个条件、两个关系，列出两物体运动的时间、位移、速度及其关系方程，再求解．
(2)极值法
设相遇时间为t，根据条件列出方程，得到关于t的一元二次方程，再利用数学求极值的方法求解．在这里，常用到配方法、判别式法、重要不等式法等．
(3)图象法
在同一坐标系中画出两物体的运动图线．位移图线的交点表示相遇，速度图线抓住速度相等时的“面积”关系找位移关系．
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1．
图1－3－11
如图1－3－11所示的位移(x)－时间(t)图象和速度(v)－时间(t)图象中给出四条图线，甲、乙、丙、丁代表四辆车由同一地点向同一方向运动的情况，则下列说法正确的是()
A．甲车做直线运动，乙车做曲线运动
B．0～t1时间内，甲车通过的路程大于乙车通过的路程
C．0～t2时间内，丙、丁两车在t2时刻相距最远
D．0～t2时间内，丙、丁两车的平均速度相等
解析：在x－t图象中表示的是直线运动的物体的位移随时间的变化情况，而不是物体运动的轨迹，由甲、乙两车在0～t1时间内做单向的直线运动，故在这段时间内两车通过的位移和路程均相等，A、B选项均错．在v－t图象中，t2时刻丙、丁速度相等，故两者相距最远，C选项正确．由图线可知，0～t2时间内丙位移小于丁的位移，故丙的平均速度小于丁的平均速度，D选项错误．
答案：C
2．
图1－3－12
如图1－3－12所示x－t图象和v－t图象中，给出四条曲线1、2、3、4代表四个不同物体的运动情况，关于它们的物理意义，下列描述正确的是()
A．图线1表示物体做曲线运动
B．x－t图象中t1时刻v1＞v2
C．v－t图象中0至t3时间内4的平均速度大于3的平均速度
D．两图象中，t2、t4时刻分别表示2、4开始反向运动
答案：BC
3.
图1－3－13
小球在t＝0时刻从空中自由下落，与水平地面相碰后弹到空中某一高度，其v－t图象如图1－3－13所示，则由图可知()
A．小球下落的最大速度为5m/s
B．小球下落的最大速度为3m/s
C．小球能弹起的最大高度为0.45m
D．小球能弹起的最大高度为1.25m
解析：从题图可知，下落的最大速度为5m/s，弹起的最大高度为横轴下面三角形的面积，即为0.45m.
答案：AC
4．A、B两列火车，在同轨道上同向行驶，A车在前，其速度vA＝10m/s，B车在后，其速度vB＝30m/s.因大雾能见度低，B车在距A车700m时才发现前方有A车，这时B车立即刹车，但B车要经过1800m才能停止．问A车若按原速度前进，两车是否会相撞？说明理由．
解析：B车减速至vA＝10m/s时的时间t＝vB－vAaB＝30－100.25s＝80s，此段时间内A车的位移为：
xA＝vAt＝10×80m＝800m，aB＝v2B2x＝(30m/s)22×800＝0.25m/s2.
B车的位移为：xB＝vBt－12aBt2＝30×80－12×0.25×802m＝1600m
因为xB＝1600mxA＋x＝800m＋700m＝1500m，所以A、B两车在速度相同之前已经相撞．
答案：相撞理由见解析
5．(20xx南昌调研)在一次警车A追击劫匪车B时，两车同时由静止向同一方向加速行驶，经过30s追上．两车各自的加速度为aA＝15m/s2，aB＝10m/s2，各车最高时速分别为vA＝45m/s，vB＝40m/s，问追上时两车各行驶多少路程？原来相距多远？
解析：如图所示，以A车的初始位置为坐标原点，Ax为正方向，令L为警车追上劫匪车所走过的全程，l为劫匪车走过的全程．则两车原来的间距为ΔL＝L－l
设两车加速运动用的时间分别为tA1、tB1，以最大速度匀速运动的时间分别为tA2、tB2，
则vA＝aAtA1，解得tA1＝3s则tA2＝27s，同理tB1＝4s，tB2＝26s
警车在0～3s时间段内做匀加速运动，L1＝12aAtA12
在3s～30s时间段内做匀速运动，则L2＝vAtA2
警车追上劫匪车的全部行程为L＝L1＋L2＝12aAtA12＋vAtA2＝1282.5m
同理劫匪车被追上时的全部行程为l＝l1＋l2＝12aBtB12＋vBtB2＝1120m，
两车原来相距ΔL＝L－l＝162.5m
答案：1282.5m1120m162.5m
1.
图1－3－14
甲、乙两质点在一直线上做匀加速直线运动的v－t图象如图1－3－14所示，在3s末两质点在途中相遇，两质点出发点间的距离是()
A．甲在乙之前2mB．乙在甲之前2m
C．乙在甲之前4mD．甲在乙之前4m
解析：甲、乙两质点在3s末在途中相遇时，各自的位移为2m和6m，因此两质点出发点间的距离是甲在乙之前4m.
答案：D
2.
图1－3－15
一遥控玩具小车在平直路上运动的位移—时间图象如图1－3－15所示，则()
A．15s末汽车的位移为300m
B．20s末汽车的速度为－1m/s
C．前10s内汽车的加速度为3m/s2
D．前25s内汽车做单方向直线运动
解析：由位移—时间图象可知：前10s汽车做匀速直线运动，速度为3m/s，加速度为0，所以C错误；10s～15s汽车处于静止状态，汽车相对于出发点的位移为30m，所以A错误；15s～25s汽车向反方向做匀速直线运动，速度为－1m/s，所以D错误，B正确．
答案：B
3.
图1－3－16
一物体由静止开始沿直线运动，其加速度随时间变化的规律如图1－3－16所示．取物体开始运动的方向为正方向，则下列关于物体运动的v－t图象正确的是()
解析：物体在0～1s内做匀加速直线运动，在1～2s内做匀减速直线运动，到2s时速度刚好减为0，一个周期结束，以此循环运动．
答案：C
4.
图1－3－17
一辆汽车正在以v0＝20m/s的速度匀速行驶，突然，司机看见车的正前方x处有一只静止的小狗，司机立即采取制动措施．司机从看见小狗开始采取了一系列动作，整个过程中汽车的运动规律如图1－3－17所示，则下列说法中正确的是()
A．汽车先做匀速运动再做反向匀减速运动
B．汽车做匀变速运动的加速度为4.44m/s2
C．从图中得到司机在其反应时间内前进的距离为10m
D．x等于或大于10m时，小狗是安全的
解析：汽车先做匀速运动，再做同方向的匀减速运动，A项错误；汽车做匀变速运动的加速度为a＝204m/s2＝5m/s2，B项错误；汽车在司机的反应时间内前进的距离为x1＝v0t1＝10m，C项正确；汽车从司机看见小狗至停止的时间内前进的距离为x2＝x1＋v0t2/2＝50m，所以小狗相对汽车的安全距离为50m，D项错误．
答案：C
5.
图1－3－18
如图1－3－18是一娱乐场的喷水滑梯．若忽略摩擦力，人从滑梯顶端滑下直到入水前，速度大小随时间变化的关系最接近下图中的()
解析：对人进行受力分析可知，人受到重力和支持力．重力与支持力在垂直滑梯方向上大小相等，方向相反，重力在平行滑梯方向上的分力提供向下加速度．人的初始速度为零，可排除C.由图知滑梯中间一段坡度与上下段不同，则人在这段的加速度与上下段不同，A、D错，选B.
答案：B
6.
图1－3－19
甲、乙两物体由同一位置出发沿一直线运动，其速度－时间图象如图1－3－19所示，下列说法正确的是()
A．甲做匀速直线运动，乙做匀变速直线运动
B．两物体两次相遇的时刻分别是在2s末和6s末
C．乙在头2s内做匀加速直线运动，2s后做匀减速直线运动
D．2s后，甲、乙两物体的速度方向相反
解析：由图象知，v甲＝2m/s，故甲物体做匀速直线运动，乙物体在0～2s内沿正向做匀加速直线运动，在2～6s内沿正向做匀减速直线运动．乙物体做的不是同一个匀变速直线运动，A错C对．
在2s末，甲物体的位移x甲＝2×2m＝4m，乙物体的位移x乙＝12×(2×4)m＝4m，故两物体在2s末相遇．在6s末，甲物体的位移x甲′＝2×6m＝12m，乙物体的位移x乙′＝12×(6×4)m＝12m，故两物体在6s末相遇，B正确．在0～6s内，甲、乙两物体始终沿规定的正方向运动，D错．
答案：BC
7.
图1－3－20
t＝0时，甲、乙两汽车从相距70km的两地开始相向行驶，它们的v－t图象如图1－3－20所示．忽略汽车掉头所需时间．下列对汽车运动状况的描述正确的是()
A．在第1小时末，乙车改变运动方向
B．在第2小时末，甲、乙两车相距10km
C．在前4小时内，乙车运动加速度的大小总比甲车的大
D．在第4小时末，甲、乙两车相遇
解析：速度图象在t轴下的均为反方向运动，故2h末乙车改变运动方向，A错；2h末从图象围成的面积可知乙车运动位移为30km，甲车位移为30km，相向运动，此时两车相距70km－30km－30km＝10km，B对；从图象的斜率看，斜率大加速度大，故乙车加速度在4h内一直比甲车加速度大，C对；4h末，甲车运动位移120km，乙车运动位移30km，两车原来相距70km，故此时两车还相距20km，D错．
答案：BC
8.
图1－3－21
如图1－3－21所示，t＝0时，质量为0.5kg物体从光滑斜面上的A点由静止开始下滑，经过B点后进入水平面(设经过B点前后速度大小不变)，最后停在C点．测得每隔2s的三个时刻物体的瞬时速度记录在下表中，由此可知(重力加速度g＝10m/s2)()
t/s0246
v/(ms－1)08128
A.物体运动过程中的最大速度为12m/sB．t＝3s的时刻物体恰好经过B点
C．t＝10s的时刻物体恰好停在C点D．A、B间的距离大于B、C间的距离
解析：仔细观察数据可得，0～2s内物体加速运动，加速度a1＝4m/s2，2～4s内也是加速运动，但按照0～2s规律，4s末应加至16m/s，所以在4s末物体应处于水平段，4～6s内物体的运动为水平方向的匀减速运动，加速度a2＝2m/s2.因题目设计的数据较小且规律性明显，可作速度时间图象如图．由图知物体在3～4s内达到最大速度，大于12m/s，A、B均错；在t＝10s时到达C点静止，C对；A、B间距离应小于B、C间距离，D错．若采用公式法，虽可解出，但计算量大，解得t＝10/3s时到达B点，速度为40/3m/s.
答案：C
9.
图1－3－22
a、b两物体从同一位置沿同一直线运动，它们的速度图象如图1－3－22所示，下列说法正确的是()
A．a、b加速时，物体a的加速度大于物体b的加速度
B．20秒时，a、b两物体相距最远
C．60秒时，物体a在物体b的前方
D．40秒时，a、b两物体速度相等，相距200m
解析：a、b加速时，a的加速度a1＝40－1020m/s2＝32m/s2.
b的加速度a2＝40－040－20m/s2＝2m/s2，a1a2，故A错．
20s时，a的速度为40m/s.b的速度为零，在以后的运动中，两者距离仍增大，B错.60s时a的位移x1＝10＋402×20m＋40×(60－20)m＝2100m，b的位移s2＝12×40×80m＝1600m.
x1x2，所以C对．
40s时，a的位移x1′＝10＋402×20m＋20×40m＝1300m，b的位移x2′＝12×20×40m＝400m，两者相距Δx＝x1′－x2′＝900m，D错．
答案：C
10.
图1－3－23
如图1－3－23所示，a、b分别是甲、乙两辆车从同一地点沿同一直线同时运动的速度图象，由图象可以判断()
A．2s后甲、乙两车的加速度大小相等
B．在0～8s内两车最远相距148m
C．两车只有t0时刻速率相等
D．两车在t＝8s时相遇
解析：2s后，|a甲|＝202m/s2＝10m/s2，|a乙|＝203m/s2，故|a甲||a乙|，A错；t＝2s时和t＝t0时，甲、乙速率均相等，故C错；t＝8s时，甲回到出发点，乙没有回到出发点，故D错；由题干图可知两车在0～8s内相距最远应在t0时刻，由a、b两直线可求出t0＝4.4s，则两车相距最远距x应为a、b两线和纵轴围成的面积，解得x＝148m，故B对．
答案：B
11.
图1－3－24
如图1－3－24所示，A、B两物体相距s＝7m时，A在水平拉力和摩擦力作用下，正以vA＝4m/s的速度向右匀速运动，而物体B此时正以vB＝10m/s的初速度向右匀减速运动，加速度a＝－2m/s2，求A追上B所经历的时间．
解析：物体B减速至静止的时间为t，则－vB＝at0，t0＝102s＝5s
物体B向前运动的位移xB＝12vBt0＝12×10×5m＝25m.
又因A物体5s内前进xA＝vAt0＝20m，显然xB＋7m＞xA.
所以A追上B前，物体B已经静止，设A追上B经历的时间为t′，则t′＝xB＋7vA＝25＋74s＝8s.
答案：8s
12．一辆值勤的警车停在公路边，当警员发现从他旁边以10m/s的速度匀速行驶的货车严重超载时，决定前去追赶，经过5.5s后警车发动起来，并以2.5m/s2的加速度做匀加速运动，但警车的行驶速度必须控制在90km/h以内．问：
(1)警车在追赶货车的过程中，两车间的最大距离是多少？
(2)警车发动后要多长时间才能追上货车？
解析：(1)警车在追赶货车的过程中，当两车速度相等时．它们间的距离最大，设警车发动后经过t1时间两车的速度相等．则t1＝102.5s＝4s，x货＝(5.5＋4)×10m＝95m，
x警＝12at21＝12×2.5×42m＝20m，所以两车间的最大距离Δx＝x货－x警＝75m.
(2)v0＝90km/h＝25m/s，当警车刚达到最大速度时，运动时间t2＝252.5s＝10s
x货′＝(5.5＋10)×10m＝155m，x警′＝12at22＝12×2.5×102m＝125m
因为x货′＞x警′，故此时警车尚未赶上货车，且此时两车距离Δx′＝x货′－x警′＝30m
警车达到最大速度后做匀速运动，设再经过Δt时间追赶上货车，则Δt＝Δx′v0－v＝2s
所以警车发动后要经过t＝t2＋Δt＝12s才能追上货车．
答案：(1)75m(2)12s
20xx高考物理大一轮复习实验01研究匀变速直线运动学案新人教版
实验01研究匀变速直线运动
一、实验目的
1．练习正确使用打点计时器．
2．会利用纸带求匀变速直线运动的瞬时速度、加速度．
3．会利用纸带探究小车速度随时间变化的规律，并能画出小车运动的v－t图象，根据图象求加速度．
二、实验原理
从纸带上确定计数点和两计数点间隔的时间，量出相邻计数点间的距离，利用平均速度求出瞬时速度；计算相邻计数点距离之差，看其是否是一个常数来确定运动性质．
三、实验器材
电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细线、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片．
四、实验步骤
1．按照实验原理图，把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端，接好电源．
2．把一细线系在小车上，细线绕过滑轮，下端挂合适的钩码，纸带穿过打点计时器，固定在小车后面．
3．把小车停靠在打点计时器处，接通电源，放开小车．
4．小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带．
5．换纸带反复做三次，选择一条比较理想的纸带进行测量分析．
某同学用如图甲所示的实验装置研究匀变速直线运动．
实验步骤如下：
A．安装好实验器材；
B．让小车拖着纸带运动，打点计时器在纸带上打下一系列小点，重复几次，选出一条点迹比较清晰的纸带，从便于测量的点开始，每五个点取一个计数点，如图乙中a、b、c、d等点；
C．测出x1、x2、x3…．
结合上述实验步骤，请你继续完成下列任务：
(1)实验中，除打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、一端附有滑轮的长木板、细绳、钩码、导线及开关外，在下列仪器和器材中，必须使用的有__________(填选项代号)
A．电压合适的50Hz交流电源B．电压可调的直流电源
C．秒表D．刻度尺
E．天平F．重锤
G．弹簧测力计
(2)如果小车做匀加速运动，所得纸带如图乙所示，则x1、x2、x3的关系是____________________，已知打点计时器打点的时间间隔是t，则打c点时小车的速度大小是__________
(3)如果小车做匀加速直线运动，测出前六段相等时间内的位移分别为x1、x2、x3、x4、x5、x6，已知打点计时器打点的时间间隔是t，则小车的加速度a的表达式为：__________
答案：(1)AD(2)x3－x2＝x2－x1x2＋x310t
(3)a＝x4＋x5＋x6－x1＋x2＋x3225t2
(1)两种打点计时器的不同
①电磁打点计时器使用6V以下低压50Hz交流电源，用振针打点，每隔0.02s打一次点．
②电火花计时器使用220V50Hz交流电源，电火花打点，每隔0.02s打一次点．
(2)匀变速直线运动的判断：连续相等时间内的位移之差为恒量，即x2－x1＝x3－x2＝x4－x3＝…＝恒量，物体做匀变速直线运动．
[跟踪训练]
1．(20xx佛山模拟)某同学利用打点计时器测量小车做匀变速直线运动的加速度．
(1)电磁打点计时器是一种使用____________(选填“交流”或“直流”)电源的计时仪器，它的工作电压是4～6V，当电源的频率为50Hz时，它每隔____________s打一次点．
(2)使用打点计时器时，接通电源与让纸带随小车开始运动，这两个操作过程的操作顺序应该是()
A．先接通电源，后释放纸带
B．先释放纸带，后接通电源
C．释放纸带的同时接通电源
D．哪个先，哪个后都可以
(3)实验中该同学从打出的若干纸带中选取一条纸带，如图所示，纸带上按时间顺序取A、B、C、D四个计数点，每两个点之间还有四个点未画出，用尺子测得相邻各点间的距离为x1＝3.62cm，x2＝4.75cm，x3＝5.88cm．
根据纸带数据可以判断小车在做匀加速直线运动，理由是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________．
(请用文字描述)；在计数点C所代表的时刻，纸带运动的瞬时速度是__________m/s，小车的加速度是____________m/s2.(以上两空小数点后保留两位数字)
解析：(1)电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，当电源频率为50Hz时，它每隔0.02s打一次点．
(2)在使用打点计时器时，应先接通电源，待打点稳定后再释放纸带，A正确．
(3)当相邻相等时间内的位移之差都相等时，小车做匀加速直线运动．vC＝x2＋x32T，T＝0.1s
可求得vC＝0.53m/s
由Δx＝x2－x1＝x3－x2＝aT2可得：a＝1.13m/s2．
答案：(1)交流0.02(2)A(3)相邻相等时间内的位移差相等0.531.13
(对应学生用书P12)
一、数据处理
1．利用逐差法求平均加速度
a1＝x4－x13T2，a2＝x5－x23T2，a3＝x6－x33T2，
a＝a1＋a2＋a33．
2．利用平均速度求瞬时速度
vn＝xn＋xn＋12T＝dn＋1－dn－12T．
3．利用速度－时间图象求加速度：作出速度－时间图象，通过图象的斜率求物体的加速度．
二、注意事项
1．平行：纸带、细线要和木板平行．
2．两先两后：实验中应先接通电源，后让小车运动；实验完毕应先断开电源后取纸带．
3．防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，要防止钩码落地和小车与滑轮相撞．
4．减小误差：小车的加速度要适当大些，可以减小长度的测量误差，加速度大小以能在约50cm的纸带上清楚地取出6～7个计数点为宜．
5．准确作图：在坐标纸上，纵、横轴选取合适的单位(避免所描点过密或过疏，而导致误差过大)，仔细描点连线，不能连成折线，应作一条直线．
三、误差分析
1．使用刻度尺测计数点的距离时有误差．
2．作v－t图象时出现作图误差．
3．电源频率不稳定，造成打点的时间间隔不完全相同．
4．长木板粗糙程度不均匀，小车运动时加速度有变化造成误差．
(20xx上高二中月考)在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用电火花计时器打下的纸带如图甲所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点图中没有画出，电火花计时器接220V、50Hz交流电源
他经过测量并计算得到电火花计时器在打B、C、D、E、F各点时物体的瞬时速度如下表：
对应点BCDEF
速度(m/s)0.1410.1800.2180.2620.301
(1)设电火花计时器的周期为T，计算vF的公式为vF＝____________；
(2)根据(1)中得到的数据，以A点对应的时刻为t＝0，试在图乙所示坐标系中合理地选择标度，作出v－t图象。
(3)利用该图象求物体t＝0时刻的速度v＝____________m/s.(结果保留两位有效数字)
(4)利用该图象求物体的加速度a＝____________m/s2.(结果保留两位有效数字)
(5)如果当时电网中交变电流的电压变成210V，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比__________(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)
解析：(1)每相邻两个计数点间还有4个点图中没有画出，所以相邻两个计数点间的时间间隔T′＝5T，根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，得：
vF＝d6－d410T
(2)根据(1)中得到的数据，以A点对应的时刻为t＝0，作出v－t图象．
(3)利用该图象求物体t＝0时刻的速度v＝0.10m/s．
(4)由速度—时间图象的斜率表示加速度，得：a＝0.3－0.10.5m/s2＝0.40m/s2
(5)电网电压变化，并不改变打点的周期，故测量值与实际值相比不变．
答案：(1)d6－d410T(2)如图所示
(3)0.10(4)0.40(5)不变
[跟踪训练]
2．在做“研究匀变速直线运动”的实验中：
(1)实验室提供了以下器材：打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源、复写纸、弹簧测力计．其中在本实验中不需要的器材是__________________．
(2)如图所示，是某同学由打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出，打点计时器打点的时间间隔T＝0.02s，其中x1＝7.05cm、x2＝7.68cm、x3＝8.33cm、x4＝8.95cm、x5＝9.61cm、x6＝10.26cm．
下表列出了打点计时器打下B、C、F时小车的瞬时速度，请在表中填入打点计时器打下D、E两点时小车的瞬时速度.
位置BCDEF
速度(ms－1)0.7370.8010.994
(3)以A点为计时起点，在坐标图中画出小车的速度－时间关系图线．
(4)根据你画出的小车的速度－时间关系图线计算出的小车的加速度a＝____________m/s2．
(5)如果当时电网中交变电流的频率是f＝49Hz，而做实验的同学并不知道，由此引起的系统误差将使加速度的测量值比实际值偏__________(选填“大”或“小”)
解析：(1)本实验中不需要测量力的大小，因此不需要的器材是弹簧测力计．
(2)根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度知：
vD＝x3＋x42t＝8.33＋8.95×10－2m2×0.1s＝0.864m/s
同理可得vE＝0.928m/s．
(3)小车的速度－时间关系图线如图所示．
(4)小车的加速度
a＝ΔvΔt＝1.00－0.700.52－0.04m/s2＝0.63m/s2．
(5)当交变电流的频率f＝49Hz时，实际周期大于0.02s，根据运动学公式Δx＝aT2得，测量的加速度值与实际值相比是偏大的．
答案：见解析
(对应学生用书P13)
从原理迁移和数据处理技巧上进行创新
1．复习启示
高考实验题一般源于教材而不拘泥于教材，是在教材实验的基础上创设新情景．因此，要在夯实基础实验的基础上注意迁移创新能力的培养，善于用教材中实验的原理、方法和技巧处理新问题．
2．情景拓展
3．数据处理
(1)加速度的获得：靠重物的拉力获得加速度→长木板倾斜靠重力获得加速度．
(2)速度的测量方法：由打点纸带求速度→测定遮光片的宽度d和遮光片通过光电门的挡光时间Δt，由v＝dΔt求速度．
(3)加速度的测量方法：由打点纸带利用逐差法求加速度→利用经过两个光电门的瞬时速度，由速度位移关系式求加速度．
光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图甲所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以精确地把物体从开始挡光到挡光结束的时间记录下来．现利用图乙所示的装置测量滑块和长木板间的动摩擦因数，图中MN是水平桌面，Q是长木板与桌面的接触点，1和2是固定在长木板适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出，长木板顶端P点悬有一铅锤．实验时，让滑块从长木板的顶端滑下，光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为1.0×10－2s和4.0×10－3s．用精度为0.05mm的游标卡尺测量滑块的宽度d，其示数如图丙所示．
(1)滑块的宽度d＝____________cm．
(2)滑块通过光电门1时的速度v1＝____________m/s，滑块通过光电门2时的速度v2＝____________m/s.(结果保留两位有效数字)．
(3)由此测得的瞬时速度v1和v2只是一个近似值，它们实质上是通过光电门1和2时的____________，要使瞬时速度的测量值更接近于真实值，可将____________的宽度减小一些．
解析：(1)d＝10mm＋0.05mm×2＝10.10mm＝1.010cm．
(2)v1＝dt1＝1.010×10－21.0×10－2m/s≈1.0m/s，
v2＝dt2＝1.010×10－24.0×10－3m/s≈2.5m/s．
(3)v1、v2实质上是滑块通过光电门1和2时的平均速度，要使瞬时速度的测量值更接近于真实值，可将滑块的宽度减小一些．
答案：(1)1.010(2)1.02.5(3)平均速度滑块
本实验用光电计时器代替打点计时器来测量速度和加速度，是对原有实验条件、实验器材的迁移和改进，不脱离教材而又不拘泥于教材，仍属于纸带问题的延伸．
高考物理第一轮相遇及追及问题专项复习
第5课时、相遇及追及问题
一、相遇及追及问题
1．特点：
追及问题是两个物体运动的问题。两个物体的速度相等往往是解题的关键，此时两物体间的距离可能最大，也可能最小。
2．解题方法：
选同一坐标原点、同一正方向、同一计时起点，分别列出两个物体的位移方程及速度方程。解题的关键是找出两物体间位移关系、速度关系。当位移相等时，两物体相遇；两物体速度相等时，两物体相距最远或最近。这类问题如能选择好参照物，可使解题过程大大简化。巧用运动图象亦可使解题过程大大简化。
如：1.通过运动过程的分析，找到隐含条件，从而顺利列方程求解，例如：
⑴匀减速物体追赶同向匀速物体时，能追上或恰好追不上的临界条件：
即将靠近时，追赶者速度等于被追赶者速度（即当追赶者速度大于被追赶者速度时，能追上；当追赶者速度小于被追赶者速度时，追不上）
⑵初速为零的匀加速物体追赶同向匀速物体时，追上前两者具有最大距离的条件：追赶者的速度等于被追赶者的速度。
2．利用二次函数求极值的数学方法，根据物理现象，列方程求解。
3．在追击问题中还常常用到求“面积”的方法，它可以达到化繁为简，化难为易，直观形象的效果。
例1车从静正开始以1m/s2的加速度前进，车后相距s0为25m处，某人同时开始以6m/s的速度匀速追车，能否追上？如追不上，求人、车间的最小距离。
例2甲车在前以15m/s的速度匀速行驶，乙车在后以9m/s的速度行驶。当两车相距32m时，甲车开始刹车，加速度大小为1m/s2。问经多少时间乙车可追上甲车？
二、避碰问题
两物体恰能“避碰”的条件是：两物体在同一位置时，两物体的相对速度为0。
例3为了安全，在公路上行驶的汽车之间应保持必要的距离．已知某高速公路的最高限速v＝120km／h．假设前方车辆突然停止，后车司机从发现这一情况，经操纵刹车，到汽车开始减速所经历的时间（即反应时间）t＝0.50s．刹车时汽车受到阻力的大小f为汽车重力的0.40倍．该高速公路上汽车间的距离s至少应为多少？取重力加速度g=10m／s2．
例4甲乙两车同时同向从同一地点出发，甲车以v1=16m/s的初速度，a1=-2m/s2的加速度作匀减速直线运动，乙车以v2=4m／s的速度，a2=1m／s2的加速度作匀加速直线运动，求两车再次相遇前两车相距最大距离和再次相遇时两车运动的时间。
例5一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？
巩固练习：
1、（南京市2008届第二次调研）甲乙两车某时刻由同一地点沿同一方向开始做直线运动，若以该时刻作为计时起点，得到两车的位移——时间图像（s－t）图像如图所示，则下列说法正确的是（）A
A．t1时刻乙车从后面追上甲车
B．t1时刻两车相距最远
C．t1时刻两车的速度刚好相等
D．0到t1时间内，乙车的平均速度小于甲车的平均速度
2、（如皋市2008届抽样检测）两辆游戏赛车a、b在平直车道上行驶。t＝0时两车都在距离终点相同位置处。此时比赛开始它们在四次比赛中的v－t图如图所示。哪些图对应的比赛中，有一辆赛车追上了另一辆？【】AC
3.甲、乙两辆汽车沿同一直线一前一后做同向匀速直线运动，乙车在前,速度是8m/s，甲车在后速度为16m/s，甲车刹车的加速度的大小为2m/s2，为避免两车相撞，两车至少有多大的行驶距离？
4.一人在距公路S＝50m处，看见一辆汽车以V1＝10m/s的速度沿公路向他驶来，这时汽车与他相距L=200m，他要赶上汽车便以V2＝3m/s的速度奔跑，试求奔跑时应采取什么方向能赶上？
5、（2008届海安如皋高三物理期中联考）(12分）一辆值勤的警车停在公路边，当警员发现从他旁边以10m/s的速度匀速行驶的货车严重超载时，决定前去追赶，经过5.5s后警车发动起来，并以2.5m/s2的加速度做匀加速运动，但警车的行驶速度必须控制在90km/h以内．问：
（1）警车在追赶货车的过程中，两车间的最大距离是多少？
（2）判定警车在加速阶段能否追上货车？（要求通过计算说明）
（3）警车发动后要多长时间才能追上货车？
6、（无锡地区2008届期中检测）（10分）为了安全，在公路上行驶的汽车之间应保持必要的距离，我国公安部门规定，高速公路上行驶的汽车的安全距离为200m，最高时速为120km/h，请你根据下面提供的资料，通过计算来说明安全距离为200m的理论依据（取g=10m/s2）。
资料一：行驶员的反应时间：0.35—0.65之间
资料二：各种路面与轮胎之间的动摩擦因数
路面动摩擦因数
干沥青与混凝土0.7—0.7
干碎石路面0.6—0.7
湿历青与混土路面0.32—0.4
（1）在计算中驾驶员反应时间，路面与轮胎之间的动摩擦因数各应取多少？
（2）通过你的计算来说明安全距离为200m的必要性。
7、（威海市高考全真模拟）（15分）目前随着生活水平的提高，汽车已经进入百姓家中，交通安全越来越被重视。交通部门规定汽车在市区某些街道行驶速度通常不得超过vm=30km/h。一辆汽车在该水平路段紧急刹车时车轮被抱死，沿直线滑行一段距离后被停止，交警测得车轮在地面上滑行的轨迹长m。从手册中查出该车轮与地面间的动摩擦因数为，取g=10m/s2。
（1）试通过计算，判断该汽车是否违反规定超速行驶；
（2）目前，安装防抱死装置（ABS）的汽车，在紧急刹车时的制动力增大，设制动力恒为F，驾驶员的反应时间为t，汽车的质量为m，汽车刹车前匀速行驶的速度为v，试推导出驾驶员发现情况后紧急刹车时的安全距离s的表达式（用上述已知物理量F、t、m、v表示）；
（3）为了减少交通事故的发生，联系以上表达式，根据生活实际提出三条建议。
高考物理第一轮考纲知识复习:运动图像追及相遇问题
第3节运动图像追及相遇问题
【考纲知识梳理】
直线运动的（x-t图像）位移—时间图像
1.横轴表示时间（从开始计时的各个时刻），纵轴表示位移（从计时开始任一时刻对应的位置，即从计时开始的这段时间内物体相对坐标原点的位移）.
2.图象的物理意义：
①反映做直线运动的物体位移随时间变化的关系；
②图线上任一点的斜率表示该时刻的瞬时速度大小.
3.应用要点：
（1）两图线相交说明两物体相遇，其交点的横坐标表示相遇的时刻，纵坐标表示相遇处相对参考点的位移.
（2）图象是直线表示物体做匀速直线运动或静止；图象是曲线则表示物体做变速运动.
（3）图象与横轴交叉，表示物体从参考点的一边运动到另一边.
(4)图象平行于t轴，说明斜率为零，即物体的速度为零，表示物体静止.图线斜率为正值，表示物体沿与规定正方向相同的方向运动；图线斜率为负值，表示物体沿与规定正方向相反的方向运动.
二、直线运动的（v-t图像）速度—时间图像
1.物理意义：反映做直线运动的物体的速度随时间变化的关系，如下图所示。
2.图像信息：
⑴
斜率
意义
大小表示加速度的大小，斜率越大代表加速度越大
正负正：a正方向
负：a负方向
⑵
图线的曲直
直线表示物体做匀速直线运动或匀变速直线运动
曲线表示物体做变加速度直线运动
追及和相遇问题
1.速度小者追速度大者
类型图象说明
匀加速追匀速①t=t0以前，后面物体与前面物体间距离增大
②t=t0时，两物体相距最远为x0+Δx
③t=t0以后，后面物体与前面物体间距离减小
④能追及且只能相遇一次
匀速追匀减速
匀加速追匀减速
2.速度大者追速度小者
匀减速追匀速开始追及时，后面物体与前面物体间的距离在减小，当两物体速度相等时，即t=t0时刻：
①若Δx=x0,则恰能追及，两物体只能相遇一次，这也是避免相撞的临界条件
②若Δxx0,则不能追及，此时两物体最小距离为x0-Δx
③若Δxx0,则相遇两次，设t1时刻Δx1=x0,两物体第一次相遇，则t2时刻两物体第二次相遇
匀速追匀加速
匀减速追匀加速
说明：
①表中的Δx是开始追及以后，后面物体因速度大而比前面物体多运动的位移；
②x0是开始追及以前两物体之间的距离；
③t2-t0=t0-t1;
④v1是前面物体的速度，v2是后面物体的速度.
【要点名师透析】
一、运动图象的认识
1.x-t图象和v-t图象中能反映的空间关系只有一维，因此x-t图象和v-t图象只能描述直线运动.
2.两个物体的运动情况如果用x-t图象来描述，从图象可知两物体起始时刻的位置，如果用v-t图象来描述，则从图象中无法得到两物体起始时刻的位置关系.
3.运动学图象主要有x-t图象和v-t图象,运用运动学图象解题总结为“六看”：
4.应用图象解题的意义
(1)用图象解题可使解题过程简化，思路更清晰，而且比解析法更巧妙、更灵活.在有些情况下运用解析法可能无能为力，但是图象法则会使你豁然开朗.
(2)利用图象描述物理过程更直观.物理过程可以用文字表述，也可以用数学式表达，还可以用物理图象描述.如果能够用物理图象描述，一般来说会更直观且容易理解.
5.运用图象解答物理问题的重要步骤
(1)认真审题，根据题中所需求解的物理量，结合相应的物理规律确定所需的横纵坐标表示的物理量.
(2)根据题意，找出两物理量的制约关系，结合具体的物理过程和相应的物理规律作出函数图象.
(3)由所作图象结合题意，运用函数图象进行表达、分析和推理，从而找出相应的变化规律，再结合相应的数学工具(即方程)求出相应的物理量.
注意：(1)利用图象分析物体的运动时,关键是从图象中找出有用的信息或将题目中的信息通过图象直观反映出来.
(2)速度图象向上倾斜不一定做加速运动,向下倾斜不一定做减速运动,关键分析速度v与加速度a的方向关系.
【例1】(20xx合肥模拟)物体A、B的x-t图象如图所示,由图可知()
A.从第3s起,两物体运动方向相同,且vAvB
B.两物体由同一位置开始运动,但物体A比B迟3s才开始运动
C.在5s内物体的位移相同,5s末A、B相遇
D.5s内A、B的平均速度相等
【答案】选A.
【详解】x-t图象的斜率的大小表示物体运动的速度大小,斜率的正负表示物体运动的方向,由题图可知,A对；B物体的出发点在离原点5m处,A物体的出发点在原点处,B错；物体B在5s内的位移为10m-5m=5m,物体A在3s～5s内的位移为10m,故C、D均错.
二、分析追及相遇问题应注意的两个问题
1、一个条件：即两个物体的速度所满足的临界条件，例如两个物体距离最大或距离最小、后面的物体恰好追上前面的物体或恰好追不上前面的物体等情况下，速度所满足的条件.
常见的情形有三种：一是做初速度为零的匀加速直线运动的物体甲，追赶同方向的做匀速直线运动的物体乙，这种情况一定能追上，在追上之前，两物体的速度相等(即v甲=v乙)时，两者之间的距离最大；二是做匀速直线运动的物体甲，追赶同方向的做匀加速直线运动的物体乙，这种情况不一定能追上，若能追上，则在相遇位置满足v甲≥v乙；若追不上，则两者之间有个最小距离，当两物体的速度相等时，距离最小；三是做匀减速直线运动的物体追赶做匀速直线运动的物体，情况和第二种情况相似.
2、两个关系：即两个运动物体的时间关系和位移关系.其中通过画草图找到两个物体位移之间的数值关系是解决问题的突破口.
注意：分析追及和相遇问题的技巧
(1)紧抓“一图三式”,即：过程示意图,时间关系式、速度关系式和位移关系式.
(2)审题应抓住题目中的关键字眼,充分挖掘题目中的隐含条件,如“刚好”、“恰好”、“最多”、“至少”等,往往对应一个临界状态,满足相应的临界条件.
(3)若被追赶的物体做匀减速运动，一定要注意追上前该物体是否已经停止运动，另外还要注意最后对解的讨论分析.
【例2】A、B两列火车，在同一轨道上同向行驶，A车在前，其速度vA=10m/s，B车在后，速度vB=30m/s，因大雾能见度很低，B车在距A车x0=75m时才发现前方有A车，这时B车立即刹车，但B车要经过180m才能停止，问：B车刹车时A车仍按原速率行驶，两车是否会相撞？若会相撞，将在B车刹车后何时相撞？若不会相撞，则两车最近距离是多少？
【答案】见详解
【详解】B车刹车至停下来过程中，由(2分)得(1分)
解法(一)：物理分析法
假设不相撞，依题意画出运动过程示意图，如图所示
设经过时间t两车速度相等，对B车有：vA=vB+aBt(2分)
解得(1分)
此时B车的位移有(2分)
A车的位移有xA=vAt=10×8=80m(2分)
因xB＞x0+xA，故两车会相撞(2分)
设经过时间t′两车相撞，则有(2分)
代入数据解得，t′1=6s，t′2=10s(舍去)(2分)
三、追及,相遇问题的处理方法
方法1:临界条件法(物理法):当追者与被追者到达同一位置,两者速度相同,则恰能追上或恰追不上(也是二者避免碰撞的临界条件)
方法2:判断法(数学方法):若追者甲和被追者乙最初相距d0令两者在t时相遇,则有x甲-x乙=d0,得到关于时间t的一元二次方程:当Δ=b2-4ac0时,两者相撞或相遇两次;当Δ=b2-4ac=0时,两者恰好相遇或相撞;Δ=b2-4ac0时,两者不会相撞或相遇.
方法3:图象法.
【例3】小汽车从静止开始以3m/s2的加速度行驶，恰有一自行车一6m/s的速度从车边匀速驶过。
⑴小汽车从运动到追上自行车之前经过多长时间两者相距最远？此时距离是多少？
⑵什么时候追上自行车，此时汽车的速度是多少？
⑴解法一：物理分析法
汽车开动时速度由零逐渐增大，而自行车速度是定值，当汽车速度还小于自行车速度是，两者的距离越来越大，当汽车的速度大于自行车速度时，两者距离越来越小，所以当两车的速度相等时，两车的距离最大，有，
所以，
解法二：极值法
设汽车追上自行车之前t时刻相距最远
利用二次函数求极值条件知：
解法三：图像法
画出汽车和自行车的v-t图，
当ts时两车速度相等，
解法四：相对运动法
以自行车为参考系，汽车追上自行车之前初速度大小为6m/s，方向向后，加速度为大小为3m/s2，方向向前。经分析汽车先远离自行车做匀减速直线运动末速度为零时相距最远，在靠近自行车做匀加速直线运动。
⑵由第一问第三种方法中可以知道当t=4s时汽车追上自行车。
【感悟高考真题】
1.（20xx海南物理T8）一物体自t=0时开始做直线运动，其速度图线如图所示。下列选项正确的是（）
A.在0～6s内，物体离出发点最远为30m
B.在0～6s内，物体经过的路程为40m[
C.在0～4s内，物体的平均速率为7.5m/s
D.5～6s内，物体所受的合外力做负功
【答案】选BC。
【题文】根据图像可知，前5s物体沿正方向运动，第6s物体沿负方向运动，所以物体离出发点最远的时刻是第5s末，前5s的位移m，第6s内的位移大小m。所以离出发点最远为35m，故A错误；6s内的路程m，故B正确；前4s内的位移是m，平均速度m/s，故C正确；在5～6s内，物体的速度逐渐增大，动能逐渐增大，合外力做正功，故D错误。
2.（20xx新课标全国卷T24）甲乙两辆汽车都从静止出发做加速直线运动，加速度方向一直不变。在第一段时间间隔内，两辆汽车的加速度大小不变，汽车乙的加速度大小是甲的两倍；在接下来的相同时间间隔内，汽车甲的加速度大小增加为原来的两倍，汽车乙的加速度大小减小为原来的一半。求甲乙两车各自在这两段时间间隔内走过的总路程之比。
【答案】57
【详解】设汽车甲在第一段时间间隔末（时刻t0）的速度为v，第一段时间间隔内行驶的路程为s1，加速度为a，在第二段时间间隔内行驶的路程为s2，由运动学公式有，
v=at0①
s1=12at02②
s2=vt0＋122at02③
设汽车乙在时刻t0的速度为v′，在第一、二段时间间隔内行驶的路程分别为s1′、s2′，同理有，
v′=2at0④
s1′=122at02⑤
s2′=v′t0＋12at02⑥
设甲、乙两车行驶的总路程分别为s、s′，则有
s=s1＋s2⑦
s′=s1′＋s2′⑧
联立以上各式解得，甲、乙两车各自行驶路程之比为
ss′=57
解答本题时可由运动学公式分别写出两汽车的速度和位移方程，再根据两车加速度的关系，求出两车路程之比。
3.（20xx广东高考）图是某质点运动的速度图像，由图像得到的正确结果是（）
A．0～1s内的平均速度是2m/s
B.0～2s内的位移大小是3m
C.0～1s内的加速度大于2～4s内的加速度
D．0～1s内的运动方向与2～4s内的运动方向相反
【答案】选BC。
【详解】由v-t图像的面积可求得0—1s的位移s=1m,时间t=1s，由平均速度定义得：，故A选项错误；由v-t图像的面积可求得0—2s的位移s=3m，故B选项正确；利用图像斜率求出0-1s的加速度：a1=2m/s2、2-4s的加速度a2=1m/s2、因而：a1a2，故C选项正确；由图像可见0-1s、2-4s两个时间段内速度均为正，表明速度都为正向，运动方向相同，故D选项错误；
4.（20xx天津高考）质点做直线运动的v-t图像如图所示，规定向右为正方向，则该质点在前8s内平均速度的大小和方向分别为()
A．0.25m/s向右
B．0.25m/s向左
C．1m/s向右
D．1m/s向左
【答案】选B.
【详解】有图线可知0-3s内的位移为：，方向为正方向；3-8s内的位移为：，方向为负方向；0-8s内的位移为：；该段时间内的平均速度为：，负号表示方向是向左的。故B正确，A.C.D错误.
5.（20xx全国Ⅰ高考）汽车由静止开始在平直的公路上行驶，0～60s内汽车的加速度随时间变化的图线如右图12所示。
⑴画出汽车在0～60s内的v-t图线；
⑵求在这60s内汽车行驶的路程。
【答案】⑴速度图像为上图13所示,⑵900m
【详解】(1)由加速度图像可知前10s汽车做匀加速直线运动，中间30s汽车做匀速直线运动,后20s汽车做匀减速直线运动到停止.(2分)
由a-t图和匀变速直线运动的公式,得
vm=a1t1=20m/s。(2分)
建立v-t坐标系,根据上面所求可画出速度图像如右图13所示.(4分)
(2)由速度图像的面积可求出汽车作匀加速、匀速、匀减速三段运动的位移之和,(3分)
即:（m）(4分)
6.（09山东17）某物体做直线运动的v-t图象如图甲所示，据此判断图乙（F表示物体所受合力，x表示物体的位移）四个选项中正确的是（B）
解析：由图甲可知前两秒物体做初速度为零的匀加速直线运动，所以前两秒受力恒定，2s-4s做正方向匀加速直线运动，所以受力为负，且恒定，4s-6s做负方向匀加速直线运动，所以受力为负，恒定，6s-8s做负方向匀减速直线运动，所以受力为正，恒定，综上分析B正确。
考点：v-t图象、牛顿第二定律
提示：在v-t图象中倾斜的直线表示物体做匀变速直线运动，加速度恒定，受力恒定。
速度——时间图象特点：
①因速度是矢量，故速度——时间图象上只能表示物体运动的两个方向，t轴上方代表的“正方向”，t轴下方代表的是“负方向”，所以“速度——时间”图象只能描述物体做“直线运动”的情况，如果做曲线运动，则画不出物体的“位移——时间”图象；
②“速度——时间”图象没有时间t的“负轴”，因时间没有负值，画图要注意这一点；
③“速度——时间”图象上图线上每一点的斜率代表的该点的加速度，斜率的大小表示加速度的大小，斜率的正负表示加速度的方向；
④“速度——时间”图象上表示速度的图线与时间轴所夹的“面积”表示物体的位移。
7.（09全国卷Ⅱ15）两物体甲和乙在同一直线上运动，它们在0～0.4s时间内的v-t图象如图所示。若仅在两物体之间存在相互作用，则物体甲与乙的质量之比和图中时间t1分别为（B）
A．和0.30sB．3和0.30s
C．和0.28sD．3和0.28s
解析：本题考查图象问题.根据速度图象的特点可知甲做匀加速,乙做匀减速.根据得,根据牛顿第二定律有,得,由,得t=0.3s,B正确。
8.（09江苏物理9）如图所示，两质量相等的物块A、B通过一轻质弹簧连接，B足够长、放置在水平面上，所有接触面均光滑。弹簧开始时处于原长，运动过程中始终处在弹性限度内。在物块A上施加一个水平恒力，A、B从静止开始运动到第一次速度相等的过程中，下列说法中正确的有（BCD）
A．当A、B加速度相等时，系统的机械能最大
B．当A、B加速度相等时，A、B的速度差最大
C．当A、B的速度相等时，A的速度达到最大
D．当A、B的速度相等时，弹簧的弹性势能最大
解析：处理本题的关键是对物体进行受力分析和运动过程分析，使用图象处理则可以使问题大大简化。对A、B在水平方向受力分析如图，F1为弹簧的拉力；当加速度大小相同为a时，对Ａ有，对Ｂ有，得，在整个过程中Ａ的合力（加速度）一直减小而Ｂ的合力（加速度）一直增大，在达到共同加速度之前A的合力（加速度）一直大于Ｂ的合力（加速度），之后A的合力（加速度）一直小于Ｂ的合力（加速度）。两物体运动的v-t图象如图，tl时刻，两物体加速度相等，斜率相同，速度差最大，t2时刻两物体的速度相等，Ａ速度达到最大值，两实线之间围成的面积有最大值即两物体的相对位移最大，弹簧被拉到最长；除重力和弹簧弹力外其它力对系统正功，系统机械能增加，tl时刻之后拉力依然做正功，即加速度相等时，系统机械能并非最大值。
9.（09广东物理3）某物体运动的速度图像如图，根据图像可知（AC）
A.0-2s内的加速度为1m/s2
B.0-5s内的位移为10m
C.第1s末与第3s末的速度方向相同
D.第1s末与第5s末加速度方向相同
解析：v-t图像反映的是速度v随时t的变化规律，其斜率表示的是加速度，A正确；图中图像与坐标轴所围成的梯形面积表示的是0-5s内的位移为7m，在前5s内物体的速度都大于零，即运动方向相同，C正确；0-2s加速度为正，4-5s加速度为负，方向不同。
10.（09海南物理7）一物体在外力的作用下从静止开始做直线运动，合外力方向不变，大小随时间的变化如图所示。设该物体在和时刻相对于出发点的位移分别是和，速度分别是和，合外力从开始至时刻做的功是，从至时刻做的功是,则（AC）
A．B．
C．D．
11.（09海南物理8）甲乙两车在一平直道路上同向运动，其图像如图所示，图中和的面积分别为和.初始时，甲车在乙车前方处。（ABC）
A．若，两车不会相遇
B．若，两车相遇2次
C．若，两车相遇1次
D．若，两车相遇1次
12.（09广东理科基础3）图1是甲、乙两物体做直线运动的v一t图象。下列表述正确的是（A）
A．乙做匀加速直线运动
B．0一ls内甲和乙的位移相等
C．甲和乙的加速度方向相同
D．甲的加速度比乙的小
解析：甲乙两物体在速度图象里的图形都是倾斜的直线表明两物体都是匀变速直线,乙是匀加速，甲是匀减速,加速度方向不同A对C错；根据在速度图象里面积表示位移的方法可知在0一ls内甲通过的位移大于乙通过的位移.B错；根据斜率表示加速度可知甲的加速度大于乙的加速度，D错。
13.（09广东理科基础9）物体在合外力作用下做直线运动的v一t图象如图所示。下列表述正确的是（A）
A．在0—1s内，合外力做正功
B．在0—2s内，合外力总是做负功
C．在1—2s内，合外力不做功
D．在0—3s内，合外力总是做正功
解析：根据物体的速度图象可知，物体0-1s内做匀加速合外力做正功，A正确；1-3s内做匀减速合外力做负功。根据动能定理0到3s内，1—2s内合外力做功为零。
14.（09年福建卷）21.如图甲，在水平地面上固定一倾角为θ的光滑绝缘斜面，斜面处于电场强度大小为E、方向沿斜面向下的匀强电场中。一劲度系数为k的绝缘轻质弹簧的一端固定在斜面底端，整根弹簧处于自然状态。一质量为m、带电量为q（q0）的滑块从距离弹簧上端为s0处静止释放，滑块在运动过程中电量保持不变，设滑块与弹簧接触过程没有机械能损失，弹簧始终处在弹性限度内，重力加速度大小为g。
（1）求滑块从静止释放到与弹簧上端接触瞬间所经历的时间t1
（2）若滑块在沿斜面向下运动的整个过程中最大速度大小为vm，求滑块从静止释
放到速度大小为vm过程中弹簧的弹力所做的功W；
（3）从滑块静止释放瞬间开始计时，请在乙图中画出滑块在沿斜面向下运动的整
个过程中速度与时间关系v-t图象。图中横坐标轴上的t1、t2及t3分别表示滑块第一次与弹簧上端接触、第一次速度达到最大值及第一次速度减为零的时刻，纵坐标轴上的v1为滑块在t1时刻的速度大小，vm是题中所指的物理量。（本小题不要求写出计算过程）
答案：（1）;（2）;
(3)
解析：本题考查的是电场中斜面上的弹簧类问题。涉及到匀变速直线运动、运用动能定理处理变力功问题、最大速度问题和运动过程分析。
（1）滑块从静止释放到与弹簧刚接触的过程中作初速度为零的匀加速直线运动，设加速度大小为a，则有
qE+mgsin=ma①
②
联立①②可得
③
（2）滑块速度最大时受力平衡，设此时弹簧压缩量为，则有
④
从静止释放到速度达到最大的过程中，由动能定理得
⑤
联立④⑤可得
s
（3）如图
15.（09上海物理24）（14分）如图，光滑的平行金属导轨水平放置，电阻不计，导轨间距为l，左侧接一阻值为R的电阻。区域cdef内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场，磁场宽度为s。一质量为m，电阻为r的金属棒MN置于导轨上，与导轨垂直且接触良好，受到F＝0.5v＋0.4（N）（v为金属棒运动速度）的水平力作用，从磁场的左边界由静止开始运动，测得电阻两端电压随时间均匀增大。（已知l＝1m，m＝1kg，R＝0.3，r＝0.2，s＝1m）
（1）分析并说明该金属棒在磁场中做何种运动；
（2）求磁感应强度B的大小；
（3）若撤去外力后棒的速度v随位移x的变化规律满足v＝v0－B2l2m（R＋r）x，且棒在运动到ef处时恰好静止，则外力F作用的时间为多少？
（4）若在棒未出磁场区域时撤去外力，画出棒在整个运动过程中速度随位移的变化所对应的各种可能的图线。
解析：（1）金属棒做匀加速运动，R两端电压UIv，U随时间均匀增大，即v随时间均匀增大，加速度为恒量；
（2）F－B2l2vR＋r＝ma，以F＝0.5v＋0.4
代入得（0.5－B2l2R＋r）v＋0.4＝a
a与v无关，所以a＝0.4m/s2，（0.5－B2l2R＋r）＝0
得B＝0.5T
（3）x1＝12at2，v0＝B2l2m（R＋r）x2＝at，x1＋x2＝s，所以12at2＋m（R＋r）B2l2at＝s
得：0.2t2＋0.8t－1＝0，t＝1s，
（4）可能图线如下：
【考点模拟演练】
1.某人骑自行车在平直道路上行进，图中的实线记录了自行车开始一段时间内的v-t图象.某同学为了简化计算，用虚线作近似处理，下列说法正确的是()
A.在t1时刻，虚线反映的加速度比实际的大
B.在0-t1时间内，由虚线计算出的平均速度比实际的大
C.在t1-t2时间内，由虚线计算出的位移比实际的大
D.在t3-t4时间内，虚线反映的是匀速运动
【答案】BD
【详解】v-t图象的斜率表示加速度的大小，在t1时刻虚线斜率小，反映的加速度小，所以A错误.v-t图象包围的面积表示位移的大小，0～t1时间内虚线包围面积大，则求得平均速度大，所以B正确，同理C错误.在t3～t4时间内，虚线是一段与时间轴平行的直线，反映速度不变，所以是匀速运动，则D正确.
2.质量为1500kg的汽车在平直的公路上运动，v-t图象如图所示.由此可求()
A.前25s内汽车的平均速度
B.前10s内汽车的加速度
C.前10s内汽车所受的阻力
D.15～25s内合外力对汽车所做的功
【答案】ABD
【详解】由题图知，汽车25s内的位移为故前25s内汽车平均速度可求，A正确；由题图知前10s内汽车做初速度为0的匀加速直线运动，，
B正确；结合题图分析，因牵引力未知，故前10s内汽车所受阻力无法求得，
C错误；由题干条件和动能定理可知，故15～25s内合外力对汽车所做的功可求得，D正确.
3.(20xx常州模拟)如图所示，有一质点从t＝0时刻开始，由坐标原点出发沿v轴的方向运动，则以下说法不正确的是()
A.t＝1s时，离开原点的位移最大
B.t＝2s时，离开原点的位移最大
C.t＝4s时，质点回到原点
D.0到1s与3s到4s的加速度相同
【答案】选A.
【详解】根据v-t图象在各阶段为直线，可知质点在各阶段均做匀变速直线运动：在0～1s内沿v轴正方向的速度不断增加，故做初速度为零的匀加速直线运动；在1s～2s内沿
v轴正方向做匀减速直线运动，2s时离原点最远，A错B对；在2s～3s内沿v轴负方向做匀加速直线运动；在3s～4s内沿v轴负方向做匀减速直线运动，4s时回到原点，C对；在0～1s和3s～4s内加速度大小和方向均相同，D正确.故选A.
4.(20xx泉州模拟)如图是一辆汽车做直线运动的x-t图象，对线段OA、AB、BC、CD所表示的运动，下列说法正确的是()
A.OA段运动速度最大
B.AB段物体做匀速运动
C.CD段的运动方向与初始运动方向相反
D.运动4h汽车的位移大小为30km
【答案】选C.
【详解】由图象的斜率可知CD段的运动方向与初始运动方向相反且速度最大，A错C对；AB段表示汽车处于静止状态，B错；运动4h汽车的位移为零，D错.
5.(20xx长沙模拟)在平直公路上，自行车与同方向行驶的一辆汽车在t=0时同时经过某一个路标，它们的位移随时间变化的规律为：汽车x=10t-t2，自行车x=5t，(x的单位为m，t的单位为s)，则下列说法正确的是()
A.汽车做匀加速直线运动，自行车做匀速直线运动
B.经过路标后的较短时间内自行车在前，汽车在后
C.在t=2.5s时，自行车和汽车相距最远
D.当两者再次同时经过同一位置时，它们距路标12.5m
【答案】选C.
【详解】由汽车和自行车位移随时间变化的规律知，汽车做匀减速运动，v0=10m/s，a=-2m/s2，自行车做匀速直线运动，v=5m/s，故A、B错误.当汽车速度和自行车速度相等时，相距最远.根据v=v0+at，t=2.5s，C正确.当两车位移相等时再次经过同一位置,故10t′-t′2=5t′,解得t′=5s,
x=25m，故D错误.
6.(20xx湛江一中高三第一次月考)如右图所示是某质点做直线运动的v－t图象，由图可知这个质点的运动情况是()
A．前5s做的是匀速运动
B．5s～15s内做匀加速运动，加速度为1m/s2
C．15s～20s内做匀减速运动，加速度为3.2m/s2
D．质点15s末离出发点最远，20秒末回到出发点
【答案】A
【详解】由图象可知前5s做的是匀速运动，A正确；5s～15s内做匀加速运动，但加速度为0.8m/s2，B错误；15s～20s做匀减速运动，其加速度为－(16/5)m/s2＝－3.2m/s2，C错误；质点在20s末离出发点最远，质点一直做的是方向不变的直线运动，D错误．
7.(20xx安徽省级示范高中名校联考)甲、乙两辆汽车，同时在一条平直的公路上自西向东运动，开始时刻两车平齐，相对于地面的v－t图象如图所示，关于它们的运动，下列说法正确的是()
A．甲车中的乘客说，乙车先以速度v0向西做匀减速运动，后向东做匀加速运动
B．乙车中的乘客说，甲车先以速度v0向西做匀减速运动，后做匀加速运动
C．根据v－t图象可知，开始乙车在前，甲车在后，两车距离先减小后增大，当乙车速度增大到v0时，两车恰好平齐
D．根据v－t图象可知，开始甲车在前，乙车在后，两车距离先增大后减小，当乙车速度增大到v0时，两车恰好平齐
【答案】A
【详解】甲车中的乘客以甲车为参考系，相当于甲车静止不动，乙车以初速度v0向西做减速运动，速度减为零之后，再向东做加速运动，所以A正确；乙车中的乘客以乙车为参考系，相当于乙车静止不动，甲车以初速度v0向东做减速运动，速度减为零之后，再向西做加速运动，所以B错误；以地面为参考系，当两车速度相等时，距离最远，所以C、D错误．
8.(20xx东北三校联考)从同一地点同时开始沿同一直线运动的两个物体Ⅰ、Ⅱ的速度—时间图象如图所示．在0～t2时间内，下列说法中正确的是()
A．Ⅰ物体所受的合外力不断增大，Ⅱ物体所受的合外力不断减小
B．在第一次相遇之前，t1时刻两物体相距最远
C．t2时刻两物体相遇
D．Ⅰ、Ⅱ两个物体的平均速度大小都是v1＋v22
【答案】B
【详解】速度—时间图象中Ⅰ物体的斜率逐渐减小，即Ⅰ物体的加速度逐渐减小，所以Ⅰ物体所受合外力不断减小，A错误；在0～t1时间内，Ⅱ物体的速度始终大于Ⅰ物体的速度，所以两物体间距离不断增大，当两物体速度相等时，两物体相距最远，B正确；在速度—时间图象中图线与坐标轴所围面积表示位移，故到t2时刻，Ⅰ物体速度图线所围面积大于Ⅱ物体速度图线所围面积，两物体平均速度不可能相同，C、D错误．
9.汽车的加速性能是反映汽车性能的重要指标．速度变化得越快，表明它的加速性能越好．图为研究甲、乙、丙三辆汽车加速性能得到的v－t图象，根据图象可以判定
()
A．甲车的加速性能最好
B．乙比甲的加速性能好
C．丙比乙的加速性能好
D．乙、丙两车的加速性能相同
【答案】BD
【详解】图象的斜率表示加速度，加速度越大，加速性能越好，由图象可知B、D正确．
10.一辆汽车以10m/s的速度沿平直公路匀速运动，司机发现前方有障碍物立即减速，以0.2m/s2的加速度做匀减速运动，减速后一分钟内汽车的位移是()
A.240mB.250mC.260mD.90m
【答案】选B.
【详解】设汽车从开始减速到停止所用时间为t,则v0=at，解得t=50s.根据解得50s内的位移为250m，故B正确.
11.(20xx绵阳模拟)(12分)如图所示，公路上一辆汽车以v1=10m/s的速度匀速行驶，汽车行至A点时，一人为搭车，从距公路30m的C处开始以v2=3m/s的速度正对公路匀速跑去，司机见状途中刹车，汽车做匀减速运动,结果车和人同时到达B点,已知AB=80m，问：汽车在距A点多远处开始刹车，刹车后汽车的加速度有多大？
【答案】60m2.5m/s2
【详解】人从C到B用时这一时间内汽车由A
到B且停在B点，设车从A经t1，开始刹车.v1t1+(t-t1)=xAB(3分)
代入数据解得：t1=6s(3分)
所以x1=v1t1=60m，(3分)
(3分)
12.在十字路口，汽车以0.5m/s2的加速度从停车线起动做匀加速直线运动时，恰有一辆自行车以5m/s的速度匀速驶过停车线与汽车同方向行驶，求：
（1）什么时候它们相距最远；最大距离是多少；
（2）在什么地方汽车追上自行车；追到时汽车速度是多少.
【答案】见详解
【详解】（1）初始阶段，自行车速度大于汽车速度，只要汽车速度小于自行车速度，两车距离总是在不断增大.当汽车速度增大到大于自行车速度时，两车距离逐渐减小，所以两车速度相等时，距离最大.
（1）设自行车速度为v，汽车加速度为a，经时间t两车相距最远.
则v=at，所以t=最大距离
(2)若经过时间t′,汽车追上自行车，则vt′=at′2
解得
追上自行车时汽车的速度v′=at′=0.5×20=10m/s.
