解法四:用图象法求解.物理概念和规律不仅可以用公式表达,也可以用函数的图象表述.这都是运用数学工具研究和解决物理问题的方法,对于一些运动学问题,用图象求解,不仅简便,而且形象直观.对于图象应理解它的物理意义及其表示的规律,并自如运用求解有关问题.
自行车和汽车的位移由v-t图3-1-4中图线、时刻线及时间轴围成的面积表示.矩形表示自行车位移,三角形表示汽车位移.位移差即阴影部分为最大时,两车速度相等:v汽=v自,
此刻时间为t==s=2 s,
图3-1-4
最大间距Δs=v自t-at2=6×2 m-×3×22m=6 m.
【答案】 在追上自行车之前经过2 s两车相距最远;此时相距6 m.
【规律小结】(1)追及与相遇问题研究的是在同一直线上运动的两个物体做相对运动,而且两物体运动的时间、位移和速度有一定的关系,找出这些量之间的关系,依两物体的运动特征及题给出的条件列出方程(组)是解这类问题的一般方法.
(2)在追及过程中,至少有一个物体的速度要发生变化,当速度相等时,两物体之间距离有极大(或极小)值,一般都借助于速度相等时两物体的极值进行研究.
(3)运动图象指的是st图象和vt图象,首先要弄清它们的意义,即横轴与纵轴所表示的物理量、图象斜率的意义、在vt图象中图象与时间轴所夹面积的意义等;其次要弄清两图象的区别与联系;还要弄清在一个坐标系中两个图象相交的意义等.
活学活用
1.一辆小车以2 m/s2的加速度匀加速行驶了5 s,位移为50 m,求小车的初速度.
思路解析:该题明显可以看出,五个物理量中,已知量是a、t、s,要求的量是初速度,不涉及末速度,所以选用公式s=v0t+at2,可求出
v0=m/s=5 m/s.
答案:5 m/s
2.飞机着陆以6 m/s2的加速度做匀减速直线运动,若其着陆速度为60 m/s,求飞机着陆后12 s内滑行的距离.
思路解析:设飞机从着陆到停止所用的时间为t′
由vt=v0+at解得t′=10 s,说明飞机在12 s内不是始终做匀减速直线运动,它在后2 s内是静止的. s=v0t′+at′2,s=60×10 m-×6×102 m=300 m或s==m=300 m
错解:依s=v0t+at2=60×12 m-×6×122 m=288 m.