例1 在水平道路上有两辆汽车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,如图1所示.要使两车不相撞,求A车的初速度v0满足什么条件.
图1
解析 解法一:解方程法
A、B两车的运动过程如图所示.
对A车,有xA=v0t-×2at2,vA=v0-2at
对B车,有xB=at2,vB=at.
两车恰好不相撞的条件是:当x=xA-xB时,vA=vB,
联立以上各式解得v0=,故要使两车不相撞,A车的初速度v0应满足的条件是v0≤.
解法二:判别式法
设A车经过时间t恰好追上B车,两车的位移关系为xA=x+xB,即v0t-×2at2=x+at2,整理得3at2-2v0t+2x=0,这是一个关于时间t的一元二次方程,当判别式Δ=(-2v0)2-4·3a·2x≤0时,t无实数解或只有一个解,即两车不相撞,所以要使两车不相撞,A车的初速度v0应满足的条件是v0≤.
解法三:图像法
先作出A、B两车的v-t图像,如图所示.设经过时间t两车刚好不相撞,则: