高中物理 匀变速直线运动的研究——防碰撞问题
2023-05-16 18:56:41 来源:哔哩哔哩

上一讲学习了关于追及问题的内容,这一讲来看一下追及防碰撞问题。先来看一个例题。

一辆火车A以的速度匀速行驶,司机突然发现同轨道前方100m处有另一辆火车B,以的速度同方向匀速行驶。A火车立即做加速度为a 的匀减速直线运动,要使两火车恰好不相撞,加速度a应满足什么条件?

分析:解决追及问题的时候,首先要画出位置关系图。后面的火车A做匀减速直线运动,前面的火车B做匀速直线运动,最初两车相距100米,本题的关键是要分析出两车刚好不相撞的条件。假设两车最后刚好贴上,此时火车B还是在做匀速直线运动,而后面的火车A此时速度不一定要减为零,只要小于火车B的速度就可以,因为火车A会继续做匀减速直线运动最终停下,两火车之间的距离就越来越大。所以恰好不相撞的条件就是火车A追上火车B的时候,两火车的速度相等。


(资料图)

解:已知火车A的初速度,火车B的速度,两车一开始的距离,火车A追上火车B的时候所用时间t 是相同的,位移关系如图所示,火车A的位移等于火车B的位移加上一开始的距离,即。

火车A做匀减速直线运动,

火车B做匀速直线运动,

当火车A追上火车B时A车的末速度

将已知数据带入联立各式得到方程组,解得,所以两火车恰好不相撞的条件就是火车A以大小为的加速度做匀减速直线运动。

注意:这道题在解的时候并没有设正方向,加速度前面一直是正号,所以计算结果前面的负号就表示加速度的方向与速度的方向相反,说明物体做的是减速运动。

总结

解决此类问题的方法,首先画出物体运动的位置关系图,然后仔细读题找到运动临界点的特征,一般会出现“最多”、“恰好”、“至少”等词,就比如本题的恰好不相撞就是指两者的速度相同。最后根据关系图列出速度,位移关系式列出方程求解。

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