1.追及和相遇問題
當兩個物體在同一直線上運動時，由於兩物體的運動情況不同，所以兩物體之間的距離會不斷髮生變化，兩物體間距會越來越大或越來越小，這時就會涉及追及、相遇或避免碰撞等問題.
2.追及問題的兩類情況
(1)速度大者減速(如勻減速直線運動)追速度小者(如勻速運動)：
①當兩者速度相等時，若兩者位移之差仍小於初始時的距離，則永遠追不上，此時兩者間有 最小 距離.
②若兩者位移之差等於初始時的距離，且兩者速度相等時，則恰能追上，也是兩者相遇時 避免碰撞 的臨界條件.
(2)速度小者加速(如初速度為零的勻加速直線運動)追速度大者(如勻速運動)：
①當兩者速度相等時有 最大距離 .
②若兩者位移之差等於初始時的距離時，則追上.
3.相遇問題的常見情況
(1)同向運動的兩物體追及即相遇.
(2)相向運動的物體，當各自發生的位移大小和等於開始時兩物體的距離時即相遇.
重點難點突破
一、追及和相遇問題的常見情形
1.速度小者追速度大者常見的幾種情況：
型別
圖象
說明
勻加速追勻速
①t＝t0以前，後面物體與前面物體間距離增大
②t＝t0時，兩物體相距最遠為x0＋Δx
④能追及且只能相遇一次
注：x0為開始時兩物體間的距離
勻速追勻減速
勻加速追勻減速
2.速度大者追速度小者常見的情形：
勻減速追勻速
開始追及時，後面物體與前面物體間距離在減小，當兩物體速度相等時，即t＝t0時刻：
①若Δx＝x0，則恰能追及，兩物體只能相遇一次，這也是避免相撞的臨界條件
②若Δx<x0，則不能追及，此時兩物體間最小距離為x0－Δx
注：x0是開始時兩物體間的距離
勻速追勻加速
勻減速追勻加速
二、追及、相遇問題的求解方法
分析追及與相遇問題大致有兩種方法，即數學方法和物理方法，具體為：
方法1：利用臨界條件求解.尋找問題中隱含的臨界條件，例如速度小者加速追趕速度大者，在兩物體速度相等時有最大距離；速度大者減速追趕速度小者，在兩物體速度相等時有最小距離.
方法2：利用函式方程求解.利用不等式求解，思路有二：其一是先求出在任意時刻t兩物體間的距離y＝f(t)，若對任何t，均存在y＝f(t)>0，則這兩個物體永遠不能相遇；若存在某個時刻t，使得y＝f(t)≤0，則這兩個物體可能相遇.其二是設在t時刻兩物體相遇，然後根據幾何關係列出關於t的方程f(t)＝0，若方程f(t)＝0無正實數解，則說明這兩物體不可能相遇；若方程f(t)＝0存在正實數解，則說明這兩個物體可能相遇.
方法3：利用圖象求解.若用位移圖象求解，分別作出兩個物體的位移圖象，如果兩個物體的位移圖象相交，則說明兩物體相遇；若用速度圖象求解，則注意比較速度圖線與t軸包圍的面積.
方法4：利用相對運動求解.用相對運動的知識求解追及或相遇問題時，要注意將兩個物體對地的物理量(速度、加速度和位移)轉化為相對的物理量.在追及問題中，常把被追及物體作為參考系，這樣追趕物體相對被追物體的各物理量即可表示為：s相對＝s後－s前＝s0，v相對＝
v後－v前，a相對＝a後－a前，且上式中各物理量(向量)的符號都應以統一的正方向進行確定.
三、分析追及、相遇問題的思路和應注意的問題
1.解“追及”、“相遇”問題的思路
(1)根據對兩物體運動過程的分析，畫出物體的運動示意圖.
(2)根據兩物體的運動性質，分別列出兩物體的位移方程.注意要將兩物體運動時間的關係反映在方程中.
(3)由運動示意圖找出兩物體位移間的關聯方程.
(4)聯立方程求解.
2.分析“追及”、“相遇”問題應注意的幾點
(1)分析“追及”、“相遇”問題時，一定要抓住“一個條件，兩個關係”：
“一個條件”是兩物體的速度滿足的臨界條件，如兩物體距離最大、最小、恰好追上或恰好追不上等.
“兩個關係”是時間關係和位移關係.其中透過畫草圖找到兩物體位移之間的數量關係，是解題的突破口.因此，在學習中一定要養成畫草圖分析問題的良好習慣，因為正確的草圖對幫助我們理解題意、啟迪思維大有裨益.
(2)若被追趕的物體做勻減速運動，一定要注意追上該物體前是否停止運動.
(3)仔細審題，注意抓住題目中的關鍵字眼，充分挖掘題目中的隱含條件，如“剛好”、“恰好”、“最多”、“至少”等，往往對應一個臨界狀態，要滿足相應的臨界條件.
典例精析
1.運動中的追及和相遇問題
【例1】在一條平直的公路上，乙車以10 m/s的速度勻速行駛，甲車在乙車的後面做初速度為15 m/s，加速度大小為0.5 m/s2的勻減速運動，則兩車初始距離L滿足什麼條件時可以使(1)兩車不相遇；(2)兩車只相遇一次；(3)兩車能相遇兩次(設兩車相遇時互不影響各自的運動).
【解析】設兩車速度相等經歷的時間為t，則甲車恰能追上乙車時，應有
v甲t－ ＝v乙t＋L
其中t＝ ，解得L＝25 m
若L>25 m，則兩車等速時也未追及，以後間距會逐漸增大，即兩車不相遇.
若L＝25 m，則兩車等速時恰好追及，兩車只相遇一次，以後間距會逐漸增大.
若L<25 m，則兩車等速時，甲車已運動至乙車前面，以後還能再次相遇，即能相遇兩次.
【思維提升】對於追及和相遇問題的處理，要透過兩質點的速度進行比較分析，找到隱含條件(即速度相同時，兩質點間距離最大或最小)，再結合兩個運動的時間關係、位移關係建立相應方程求解.
【拓展1】兩輛遊戲賽車a、b在兩條平行的直車道上行駛.t＝0時兩車都在同一計時處，此時比賽開始.它們在四次比賽中的v-t圖象如圖所示.哪些圖對應的比賽中，有一輛賽車追上另一輛 ( AC )
【解析】由v-t圖象的特點可知，圖線與t軸所圍成面積的大小，即為物體位移的大小.觀察4個圖象，只有A、C選項中，a、b所圍面積的大小有相等的時刻，故A、C正確.
2.追及、相遇問題的求解
【例2】在水平軌道上有兩列火車A和B相距s，A車在後面做初速度為v0、加速度大小為2a的勻減速直線運動，而B車同時做初速度為零、加速度為a的勻加速直線運動，兩車運動方向相同.要使兩車不相撞，求A車的初速度v0應滿足什麼條件？
【解析】解法一：(物理分析法)A、B車的運動過程(如圖所示)利用位移公式、速度公式求解.
對A車有sA＝v0t＋ ×(－2a)×t2
vA＝v0＋(－2a)×t
對B車有sB＝ at2，vB＝at
兩車有s＝sA－sB
追上時，兩車不相撞的臨界條件是vA＝vB
聯立以上各式解得v0＝
故要使兩車不相撞，A車的初速度v0應滿足的條件是v0≤
解法二：(極值法)利用判別式求解，由解法一可知sA＝s＋sB，即v0t＋ ×(－2a)×t2＝s＋ at2
整理得3at2－2v0t＋2s＝0
這是一個關於時間t的一元二次方程，當根的判別式Δ＝(2v0)2－4×3a×2s<0時，t無實數解，即兩車不相撞，所以要使兩車不相撞，A車的初速度v0應滿足的條件是v0≤
解法三：(圖象法)利用速度—時間圖象求解，先作A、B兩車的速度—時間圖象，其圖象如圖所示，設經過t時間兩車剛好不相撞，則對A車有vA＝v＝v0－2at
對B車有vB＝v＝at
以上兩式聯立解得t＝
經t時間兩車發生的位移之差，即為原來兩車間的距離s，它可用圖中的陰影面積表示，由圖象可知
s＝ v0"t＝ v0"
所以要使兩車不相撞，A車的初速度v0應滿足的條件是v0≤
【思維提升】三種解法中，解法一注重對運動過程的分析，抓住兩車間距有極值時速度應相等這一關鍵條件來求解；解法二中由位移關係得到一元二次方程，然後利用根的判別式來確定方程中各系數間的關係，這也是中學物理中常用的數學方法；解法三透過圖象不僅將兩物體運動情況直觀、形象地表示出來，也可以將位移情況顯示，從而快速解答.
【拓展2】從地面上以初速度2v0豎直上拋物體A，相隔Δt時間後再以初速度v0豎直上拋物體B.要使A、B在空中相遇，Δt應滿足什麼條件？
【解析】A、B兩物體都做豎直上拋運動，由s＝v0t－ gt2作出它們的s-t圖象，如圖所示.顯然，兩圖線的交點表示A、B相遇(sA＝sB).
由圖象可看出Δt滿足關係式 時，A、B在空中相遇.
易錯門診
3.分析追及、相遇問題的思路
【例3】現檢測汽車A的制動效能：以標準速度20 m/s在平直公路上行駛時，制動後40 s停下來.若A在平直公路上以20 m/s的速度行駛時發現前方180 m處有一貨車B以6 m/s 的速度同向勻速行駛，司機立即制動，能否發生撞車事故？
【錯解】設汽車A制動後40 s的位移為x1，貨車B在這段時間內的位移為x2.
據a＝ 得車的加速度a＝－0.5 m/s2
又x1＝v0t＋ at2得
x1＝20×40 m＋ ×(－0.5)×402 m＝400 m
x2＝v2t＝6×40 m＝240 m
兩車位移差為400 m－240 m＝160 m
因為兩車剛開始相距180 m>160 m
所以兩車不相撞.
【錯因】這是典型的追及問題.關鍵是要弄清不相撞的條件.汽車A與貨車B同速時，兩車位移差和初始時刻兩車距離關係是判斷兩車能否相撞的依據.當兩車同速時，兩車位移差大於初始時刻的距離時，兩車相撞；小於、等於時，則不相撞.而錯解中的判據條件錯誤導致錯解.
【正解】如圖，汽車A以v0＝20 m/s的初速度做勻減速直線運動經40 s停下來.據加速度公式可求出a＝－0.5 m/s2.當A車減為與B車同速時，是A車逼近B車距離最多的時刻，這時若能超過B車則相撞，反之則不能相撞.
據v2－ ＝2ax可求出A車減為與B車同速時的位移
x1＝ m＝364 m
此時間t內B車的位移為x2，則t＝ s＝28 s
x2＝v2t＝6×28 m＝168 m
Δx＝364 m－168 m＝196 m>180 m
所以兩車相撞.
【思維提升】分析追及問題應把兩物體的位置關係圖(如解析中圖)畫好.透過此圖理解物理情景.本題也可以藉助圖象幫助理解，如圖所示，陰影區是A車比B車多透過的最大距離，這段距離若能大於兩車初始時刻的距離則兩車必相撞.小於、等於則不相撞.從圖中也可以看出A車速度成為零時，不是A車比B車多走距離最大的時刻，因此不能作為臨界條件分析.
1.追及和相遇問題
當兩個物體在同一直線上運動時，由於兩物體的運動情況不同，所以兩物體之間的距離會不斷髮生變化，兩物體間距會越來越大或越來越小，這時就會涉及追及、相遇或避免碰撞等問題.
2.追及問題的兩類情況
(1)速度大者減速(如勻減速直線運動)追速度小者(如勻速運動)：
①當兩者速度相等時，若兩者位移之差仍小於初始時的距離，則永遠追不上，此時兩者間有 最小 距離.
②若兩者位移之差等於初始時的距離，且兩者速度相等時，則恰能追上，也是兩者相遇時 避免碰撞 的臨界條件.
(2)速度小者加速(如初速度為零的勻加速直線運動)追速度大者(如勻速運動)：
①當兩者速度相等時有 最大距離 .
②若兩者位移之差等於初始時的距離時，則追上.
3.相遇問題的常見情況
(1)同向運動的兩物體追及即相遇.
(2)相向運動的物體，當各自發生的位移大小和等於開始時兩物體的距離時即相遇.
重點難點突破
一、追及和相遇問題的常見情形
1.速度小者追速度大者常見的幾種情況：
型別
圖象
說明
勻加速追勻速
①t＝t0以前，後面物體與前面物體間距離增大
②t＝t0時，兩物體相距最遠為x0＋Δx
④能追及且只能相遇一次
注：x0為開始時兩物體間的距離
勻速追勻減速
勻加速追勻減速
2.速度大者追速度小者常見的情形：
型別
圖象
說明
勻減速追勻速
開始追及時，後面物體與前面物體間距離在減小，當兩物體速度相等時，即t＝t0時刻：
①若Δx＝x0，則恰能追及，兩物體只能相遇一次，這也是避免相撞的臨界條件
②若Δx<x0，則不能追及，此時兩物體間最小距離為x0－Δx
注：x0是開始時兩物體間的距離
勻速追勻加速
勻減速追勻加速
二、追及、相遇問題的求解方法
分析追及與相遇問題大致有兩種方法，即數學方法和物理方法，具體為：
方法1：利用臨界條件求解.尋找問題中隱含的臨界條件，例如速度小者加速追趕速度大者，在兩物體速度相等時有最大距離；速度大者減速追趕速度小者，在兩物體速度相等時有最小距離.
方法2：利用函式方程求解.利用不等式求解，思路有二：其一是先求出在任意時刻t兩物體間的距離y＝f(t)，若對任何t，均存在y＝f(t)>0，則這兩個物體永遠不能相遇；若存在某個時刻t，使得y＝f(t)≤0，則這兩個物體可能相遇.其二是設在t時刻兩物體相遇，然後根據幾何關係列出關於t的方程f(t)＝0，若方程f(t)＝0無正實數解，則說明這兩物體不可能相遇；若方程f(t)＝0存在正實數解，則說明這兩個物體可能相遇.
方法3：利用圖象求解.若用位移圖象求解，分別作出兩個物體的位移圖象，如果兩個物體的位移圖象相交，則說明兩物體相遇；若用速度圖象求解，則注意比較速度圖線與t軸包圍的面積.
方法4：利用相對運動求解.用相對運動的知識求解追及或相遇問題時，要注意將兩個物體對地的物理量(速度、加速度和位移)轉化為相對的物理量.在追及問題中，常把被追及物體作為參考系，這樣追趕物體相對被追物體的各物理量即可表示為：s相對＝s後－s前＝s0，v相對＝
v後－v前，a相對＝a後－a前，且上式中各物理量(向量)的符號都應以統一的正方向進行確定.
三、分析追及、相遇問題的思路和應注意的問題
1.解“追及”、“相遇”問題的思路
(1)根據對兩物體運動過程的分析，畫出物體的運動示意圖.
(2)根據兩物體的運動性質，分別列出兩物體的位移方程.注意要將兩物體運動時間的關係反映在方程中.
(3)由運動示意圖找出兩物體位移間的關聯方程.
(4)聯立方程求解.
2.分析“追及”、“相遇”問題應注意的幾點
(1)分析“追及”、“相遇”問題時，一定要抓住“一個條件，兩個關係”：
“一個條件”是兩物體的速度滿足的臨界條件，如兩物體距離最大、最小、恰好追上或恰好追不上等.
“兩個關係”是時間關係和位移關係.其中透過畫草圖找到兩物體位移之間的數量關係，是解題的突破口.因此，在學習中一定要養成畫草圖分析問題的良好習慣，因為正確的草圖對幫助我們理解題意、啟迪思維大有裨益.
(2)若被追趕的物體做勻減速運動，一定要注意追上該物體前是否停止運動.
(3)仔細審題，注意抓住題目中的關鍵字眼，充分挖掘題目中的隱含條件，如“剛好”、“恰好”、“最多”、“至少”等，往往對應一個臨界狀態，要滿足相應的臨界條件.
典例精析
1.運動中的追及和相遇問題
【例1】在一條平直的公路上，乙車以10 m/s的速度勻速行駛，甲車在乙車的後面做初速度為15 m/s，加速度大小為0.5 m/s2的勻減速運動，則兩車初始距離L滿足什麼條件時可以使(1)兩車不相遇；(2)兩車只相遇一次；(3)兩車能相遇兩次(設兩車相遇時互不影響各自的運動).
【解析】設兩車速度相等經歷的時間為t，則甲車恰能追上乙車時，應有
v甲t－ ＝v乙t＋L
其中t＝ ，解得L＝25 m
若L>25 m，則兩車等速時也未追及，以後間距會逐漸增大，即兩車不相遇.
若L＝25 m，則兩車等速時恰好追及，兩車只相遇一次，以後間距會逐漸增大.
若L<25 m，則兩車等速時，甲車已運動至乙車前面，以後還能再次相遇，即能相遇兩次.
【思維提升】對於追及和相遇問題的處理，要透過兩質點的速度進行比較分析，找到隱含條件(即速度相同時，兩質點間距離最大或最小)，再結合兩個運動的時間關係、位移關係建立相應方程求解.
【拓展1】兩輛遊戲賽車a、b在兩條平行的直車道上行駛.t＝0時兩車都在同一計時處，此時比賽開始.它們在四次比賽中的v-t圖象如圖所示.哪些圖對應的比賽中，有一輛賽車追上另一輛 ( AC )
【解析】由v-t圖象的特點可知，圖線與t軸所圍成面積的大小，即為物體位移的大小.觀察4個圖象，只有A、C選項中，a、b所圍面積的大小有相等的時刻，故A、C正確.
2.追及、相遇問題的求解
【例2】在水平軌道上有兩列火車A和B相距s，A車在後面做初速度為v0、加速度大小為2a的勻減速直線運動，而B車同時做初速度為零、加速度為a的勻加速直線運動，兩車運動方向相同.要使兩車不相撞，求A車的初速度v0應滿足什麼條件？
【解析】解法一：(物理分析法)A、B車的運動過程(如圖所示)利用位移公式、速度公式求解.
對A車有sA＝v0t＋ ×(－2a)×t2
vA＝v0＋(－2a)×t
對B車有sB＝ at2，vB＝at
兩車有s＝sA－sB
追上時，兩車不相撞的臨界條件是vA＝vB
聯立以上各式解得v0＝
故要使兩車不相撞，A車的初速度v0應滿足的條件是v0≤
解法二：(極值法)利用判別式求解，由解法一可知sA＝s＋sB，即v0t＋ ×(－2a)×t2＝s＋ at2
整理得3at2－2v0t＋2s＝0
這是一個關於時間t的一元二次方程，當根的判別式Δ＝(2v0)2－4×3a×2s<0時，t無實數解，即兩車不相撞，所以要使兩車不相撞，A車的初速度v0應滿足的條件是v0≤
解法三：(圖象法)利用速度—時間圖象求解，先作A、B兩車的速度—時間圖象，其圖象如圖所示，設經過t時間兩車剛好不相撞，則對A車有vA＝v＝v0－2at
對B車有vB＝v＝at
以上兩式聯立解得t＝
經t時間兩車發生的位移之差，即為原來兩車間的距離s，它可用圖中的陰影面積表示，由圖象可知
s＝ v0"t＝ v0"
所以要使兩車不相撞，A車的初速度v0應滿足的條件是v0≤
【思維提升】三種解法中，解法一注重對運動過程的分析，抓住兩車間距有極值時速度應相等這一關鍵條件來求解；解法二中由位移關係得到一元二次方程，然後利用根的判別式來確定方程中各系數間的關係，這也是中學物理中常用的數學方法；解法三透過圖象不僅將兩物體運動情況直觀、形象地表示出來，也可以將位移情況顯示，從而快速解答.
【拓展2】從地面上以初速度2v0豎直上拋物體A，相隔Δt時間後再以初速度v0豎直上拋物體B.要使A、B在空中相遇，Δt應滿足什麼條件？
【解析】A、B兩物體都做豎直上拋運動，由s＝v0t－ gt2作出它們的s-t圖象，如圖所示.顯然，兩圖線的交點表示A、B相遇(sA＝sB).
由圖象可看出Δt滿足關係式 時，A、B在空中相遇.
易錯門診
3.分析追及、相遇問題的思路
【例3】現檢測汽車A的制動效能：以標準速度20 m/s在平直公路上行駛時，制動後40 s停下來.若A在平直公路上以20 m/s的速度行駛時發現前方180 m處有一貨車B以6 m/s 的速度同向勻速行駛，司機立即制動，能否發生撞車事故？
【錯解】設汽車A制動後40 s的位移為x1，貨車B在這段時間內的位移為x2.
據a＝ 得車的加速度a＝－0.5 m/s2
又x1＝v0t＋ at2得
x1＝20×40 m＋ ×(－0.5)×402 m＝400 m
x2＝v2t＝6×40 m＝240 m
兩車位移差為400 m－240 m＝160 m
因為兩車剛開始相距180 m>160 m
所以兩車不相撞.
【錯因】這是典型的追及問題.關鍵是要弄清不相撞的條件.汽車A與貨車B同速時，兩車位移差和初始時刻兩車距離關係是判斷兩車能否相撞的依據.當兩車同速時，兩車位移差大於初始時刻的距離時，兩車相撞；小於、等於時，則不相撞.而錯解中的判據條件錯誤導致錯解.
【正解】如圖，汽車A以v0＝20 m/s的初速度做勻減速直線運動經40 s停下來.據加速度公式可求出a＝－0.5 m/s2.當A車減為與B車同速時，是A車逼近B車距離最多的時刻，這時若能超過B車則相撞，反之則不能相撞.
據v2－ ＝2ax可求出A車減為與B車同速時的位移
x1＝ m＝364 m
此時間t內B車的位移為x2，則t＝ s＝28 s
x2＝v2t＝6×28 m＝168 m
Δx＝364 m－168 m＝196 m>180 m
所以兩車相撞.
【思維提升】分析追及問題應把兩物體的位置關係圖(如解析中圖)畫好.透過此圖理解物理情景.本題也可以藉助圖象幫助理解，如圖所示，陰影區是A車比B車多透過的最大距離，這段距離若能大於兩車初始時刻的距離則兩車必相撞.小於、等於則不相撞.從圖中也可以看出A車速度成為零時，不是A車比B車多走距離最大的時刻，因此不能作為臨界條件分析.