题目内容

羚羊从静止开始奔跑,经过s1=50 m距离能加速到最大速度v1=25 m/s,并能维持一段较长的时间.猎豹从开始奔跑,经过s2=60 m的距离能加速到最大速度v2=30 m/s,以后只能维持这个速度4.0 s,设猎豹距离羚羊x时开始攻击,羚羊则在猎豹开始攻击后1.0 s,开始奔跑.假定羚羊和猎豹在加速阶段分别做匀加速运动,且均沿同一直线奔跑,求:

(1)猎豹要在达到最大速度且未减速前追到羚羊,x值应在什么范围?

(2)猎豹要在其加速阶段追上羚羊,x值应在什么范围?

答案:
解析:

  分析:本题的研究对象有两个:羚羊和猎豹.其中羚羊先做匀加速运动,后匀速运动;而猎豹的运动则先匀加速运动,后匀速运动4.0 s后将减速.但由于两个物体的运动并无必然的内在联系,每一个运动过程也不一定都将出现,所以,猎豹追上羚羊时,羚羊在做什么运动(是正在加速,还是已经在做匀速运动)就成了解决问题的关键.这需要我们根据题意作进一步的探索.

  解:(1)猎豹在达到最大速度且尚未减速前追到羚羊,即猎豹的运动只能是先匀加速运动,后匀速运动.设猎豹在维持最大速度的时间t内追到羚羊,由题意知t≤4.0 s.现在我们首先探索的问题是当猎豹追到羚羊时,羚羊的运动情况如何?为此,我们可先分别求得羚羊和猎豹做加速运动的加速度和时间.羚羊的加速度为:

  


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