高中物理 勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究——防碰撞問(wèn)題

上一講學(xué)習(xí)了關(guān)于追及問(wèn)題的內(nèi)容,這一講來(lái)看一下追及防碰撞問(wèn)題。先來(lái)看一個(gè)例題。
一輛火車A以的速度勻速行駛,司機(jī)突然發(fā)現(xiàn)同軌道前方100m處有另一輛火車B,以
的速度同方向勻速行駛。A火車立即做加速度為a 的勻減速直線運(yùn)動(dòng),要使兩火車恰好不相撞,加速度a應(yīng)滿足什么條件?
分析:解決追及問(wèn)題的時(shí)候,首先要畫出位置關(guān)系圖。后面的火車A做勻減速直線運(yùn)動(dòng),前面的火車B做勻速直線運(yùn)動(dòng),最初兩車相距100米,本題的關(guān)鍵是要分析出兩車剛好不相撞的條件。假設(shè)兩車最后剛好貼上,此時(shí)火車B還是在做勻速直線運(yùn)動(dòng),而后面的火車A此時(shí)速度不一定要減為零,只要小于火車B的速度就可以,因?yàn)榛疖嘇會(huì)繼續(xù)做勻減速直線運(yùn)動(dòng)最終停下,兩火車之間的距離就越來(lái)越大。所以恰好不相撞的條件就是火車A追上火車B的時(shí)候,兩火車的速度相等。

解:已知火車A的初速度,火車B的速度
,兩車一開(kāi)始的距離
,火車A追上火車B的時(shí)候所用時(shí)間t 是相同的,位移關(guān)系如圖所示,火車A的位移等于火車B的位移加上一開(kāi)始的距離,即
。
火車A做勻減速直線運(yùn)動(dòng),
火車B做勻速直線運(yùn)動(dòng),
當(dāng)火車A追上火車B時(shí)A車的末速度
將已知數(shù)據(jù)帶入聯(lián)立各式得到方程組,解得,所以兩火車恰好不相撞的條件就是火車A以大小為
的加速度做勻減速直線運(yùn)動(dòng)。
注意:這道題在解的時(shí)候并沒(méi)有設(shè)正方向,加速度前面一直是正號(hào),所以計(jì)算結(jié)果前面的負(fù)號(hào)就表示加速度的方向與速度的方向相反,說(shuō)明物體做的是減速運(yùn)動(dòng)。
總結(jié)
解決此類問(wèn)題的方法,首先畫出物體運(yùn)動(dòng)的位置關(guān)系圖,然后仔細(xì)讀題找到運(yùn)動(dòng)臨界點(diǎn)的特征,一般會(huì)出現(xiàn)“最多”、“恰好”、“至少”等詞,就比如本題的恰好不相撞就是指兩者的速度相同。最后根據(jù)關(guān)系圖列出速度,位移關(guān)系式列出方程求解。