高中物理第2章勻變速直線運(yùn)動(dòng)第5節(jié)勻變速直線運(yùn)動(dòng)與汽車安全行駛教案高中第一冊(cè)物理教案

第五節(jié)勻變速直線運(yùn)動(dòng)與汽車安全行駛學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.[物理觀點(diǎn)]知道汽車剎車過程中的反響時(shí)間的觀點(diǎn)，理解剎車距離，并能解說現(xiàn)實(shí)生活中的現(xiàn)象．

2.[

科學(xué)思想

]掌握汽車剎車的問題辦理方法，并會(huì)計(jì)算推理，能解決有關(guān)物理問題．

3.[

科學(xué)研究

]能研究正常駕駛與酒后駕駛的剎車問題，

學(xué)會(huì)溝通與合作．4.[科學(xué)態(tài)度與責(zé)任]領(lǐng)會(huì)實(shí)質(zhì)生活與科學(xué)規(guī)律的親密聯(lián)系，加強(qiáng)學(xué)生安全意識(shí)．閱讀本節(jié)教材，回答第55頁的“議論與溝通”并梳理必需的知識(shí)點(diǎn)．教材P55“議論與溝通”提示：反響時(shí)間經(jīng)過距離s′1＝v0t′＝21m，s＝s′1＋s2＝81m＞80m會(huì)出現(xiàn)安全問題．所以：禁止酒后開車！1．反響時(shí)間：從司機(jī)意識(shí)到應(yīng)當(dāng)泊車至操作剎車的時(shí)間．2．反響距離：在反響時(shí)間內(nèi)，汽車以本來的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，駛過的距離叫作反應(yīng)距離．3．剎車距離：從駕駛員剎車開始，汽車以原行駛速度為初速度，做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，到汽車完整停下來所經(jīng)過的距離叫作剎車距離．4．泊車距離：反響距離與剎車距離之和．說明：汽車運(yùn)動(dòng)模型是將汽車的啟動(dòng)過程、行駛過程和剎車過程分別簡(jiǎn)化為勻加快直線運(yùn)動(dòng)、勻速直線運(yùn)動(dòng)和勻減速直線運(yùn)動(dòng)．1．思慮判斷(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)反響距離的大小取決于反響時(shí)間的長(zhǎng)短和汽車速度的大小．(√)(2)剎車距離指從制動(dòng)剎車開始汽車減速行駛到停止所走過的距離．(√)(3)泊車距離應(yīng)大于安全距離．(×)(4)酒后駕駛，會(huì)增大泊車距離．(√)2．(多項(xiàng)選擇)A與B兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)沿同一方向運(yùn)動(dòng)，A做初速度為零的勻加快直線運(yùn)動(dòng)，B做勻速直線運(yùn)動(dòng)．開始計(jì)不時(shí)，A、B位于同一地點(diǎn)，則當(dāng)它們?cè)俅挝挥谕坏攸c(diǎn)時(shí)，以下說法正確的選項(xiàng)是()A．兩質(zhì)點(diǎn)速度相等B．A與B在這段時(shí)間內(nèi)的均勻速度相等C．A的速度是B速度的2倍D．A與B的位移相等BCD[再次相遇時(shí)二者位移相等，設(shè)時(shí)間為t，B車速度為v則vt＝21at2，得2v＝at，即A車的末速度為B車末速度的2倍，故B、C、D正確．]3．(多項(xiàng)選擇)某汽車在平直公路上以12m/s的速度勻速行駛，現(xiàn)因前面發(fā)生緊迫事件剎車，加快度的大小為6m/s2，則以下對(duì)于汽車運(yùn)動(dòng)的說法正確的選項(xiàng)是()A．剎車后1s末的速度為18m/sB．剎車后3s末的速度為－6m/sC．剎車后1s內(nèi)的位移為9mD．停止前1s行家駛的均勻速度為3m/sCD[以汽車初速度方向?yàn)檎较?，汽車速度減為零所用的時(shí)間為t0＝vt－v00－12t＝－6s＝2s，剎車后1s末的速度為v＝v＋at＝12m/s－6×1m/s＝6m/s，故A錯(cuò)誤；剎車后012s末車已停止運(yùn)動(dòng)，所以3s末車的速度是0，故B錯(cuò)誤；剎車后1s內(nèi)車的位移為x1＝112220－v0v0t1＋2at1＝12×1m－2×6×1m＝9m，故C正確；剎車后車的總位移為x＝2a＝0－122m＝12m，剎車的總時(shí)間是2s，所以停止前1s內(nèi)車行駛的位移為x2＝x－x12×－6＝12m－9m＝3m，則停止前1s內(nèi)車行駛的均勻速度為vx2＝3＝m/s＝3m/s，故D正確．]t21汽車行駛安全問題一載有十幾噸小麥的貨車在高速公路上發(fā)生側(cè)翻事故，后經(jīng)檢查，事故車輛行駛證核載

1.5

噸，實(shí)載10噸，嚴(yán)重超載惹起后輪爆胎，車輛失控側(cè)翻。假定該車以

54km/h

的速率勻速行駛，發(fā)現(xiàn)阻礙物時(shí)司機(jī)剎車，貨車立刻做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，加快度的大小為

2.5m/s2(不超載時(shí)則為

5m/s2)．請(qǐng)研究：汽車超載時(shí)剎車距離是多大？汽車不超載時(shí)剎車距離又是多大？20－v0提示：(1)超載時(shí)：s1＝2a1解s1＝45m.20－v0不超載時(shí)：s2＝2a2＝22.5m＜45m說明汽車不要超載．1．反響距離s1＝車速v0×反響時(shí)間t，此中反響時(shí)間是從發(fā)現(xiàn)狀況到采納相應(yīng)行動(dòng)經(jīng)過的時(shí)間．在車速必定的狀況下，反響越快即反響時(shí)間越短越安全．2v02．剎車距離：剎車過程做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，其剎車距離s2＝2a，大小取決于初速度v0和剎車的加快度．3．安全距離即泊車距離，包括反響距離和剎車距離兩部分．4．影響安全距離的要素主觀要素：司機(jī)一定反響矯捷，行動(dòng)快速，沉穩(wěn)沉著，擁有優(yōu)秀的心理素質(zhì)，不可以酒后駕車，不可以疲屈駕駛，精力高度集中等．客觀要素：汽車的狀況、天氣和路面是影響安全距離的重要要素，雨天路面濕滑，冬季路面結(jié)冰，輪胎磨損嚴(yán)重等都會(huì)造成剎車距離的增大．【例

1】

為了安全，公路上行駛的汽車間應(yīng)保持必需的距離，某市規(guī)定，

車輛在市里行家駛的速度不得超出

40km/h.

有一輛車發(fā)現(xiàn)前面

24m處發(fā)生交通事故緊迫剎車，緊迫剎車產(chǎn)生的最大加快度為

5m/s2，反響時(shí)間為

t＝0.6s．經(jīng)丈量，路面剎車印跡為

s＝14.4m，該汽車能否違章駕駛？能否會(huì)有安全問題？[思路點(diǎn)撥]反響時(shí)間內(nèi)汽車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，剎車為勻減速直線運(yùn)動(dòng)．[分析]依照題意，可畫出運(yùn)動(dòng)表示圖．剎車印跡長(zhǎng)度即為剎車距離，由22vt－v0＝2as得汽車剎車前的速度0＝v2－2＝0－2×－5×14.4m/s＝12m/s＝43.2km/h>40km/h.t所以該汽車違章駕駛在反響時(shí)間內(nèi)勻速行駛的位移s1＝0＝12×0.6m＝7.2m，泊車距離s＝1＋＝7.2vtssm＋14.4m＝21.6m因?yàn)閟＜24m，所以該車不存在安全問題，不會(huì)發(fā)生交通事故．[答案]看法析解決行駛安全問題比較理想的方法畫出剎車過程草圖，找出每一段的位移關(guān)系．2剎車時(shí)借助a，用公式vt－v0＝2as而避開剎車時(shí)間的求解，比較方便，公式選用要靈巧．可采納逆向思想法，即把運(yùn)動(dòng)倒過來當(dāng)作是初速度為零的勻加快直線運(yùn)動(dòng)．若此司機(jī)是酒后駕駛，反響時(shí)間總長(zhǎng)為

1.0s

能否會(huì)發(fā)生交通事故？[分析]

酒后反響時(shí)間

t′＝

1.0s反響距離

s1′＝v1t′＝

12m泊車距離s′＝s1′＋s＝12m＋14.4m＝26.4m＞24m會(huì)發(fā)生交通事故．[答案]看法析[跟進(jìn)訓(xùn)練]1．一輛汽車在平直公路上行駛，剎車前速度大小為90km/h，剎車時(shí)獲取的加快度大小為10m/s2，求：汽車開始剎車后10s內(nèi)滑行的距離x0；(2)汽車從開始剎車到位移為30m所經(jīng)歷的時(shí)間；(3)汽車靜止前1s內(nèi)滑行的距離x′.[分析](1)先求汽車從開始剎車到停下來所經(jīng)歷的時(shí)間t，設(shè)汽車初速度方向?yàn)檎?向．由題意知，初速度v＝90km/h＝25m/s，末速度v＝00t由vt＝v0＋at0及＝－10m/s2得at0＝vt－v00－25s＝2.5s＜10sa＝－10說明汽車剎車后經(jīng)過2.5s停下來，所以汽車開始剎車后10s內(nèi)滑行的距離x0等于2.5s內(nèi)的位移大小，有以下兩種解法．解法1：依據(jù)位移公式得1212x0＝v0t0＋2at0＝(25×2.5－2×10×2.5)m＝31.25m．解法2：依據(jù)v22＝20得t－0vax2220vt－v00－25m＝31.25m.x＝2a＝2×－10(2)依據(jù)位移公式012得x＝vt＋2at－v0±v2＋2－25±252＋2×－10×30t＝axsa＝－10解得t1＝2s，t2＝3s汽車總剎車時(shí)間

t0＝2.5s

，很明顯，

t2不合題意，應(yīng)舍去．(3)把汽車減速到速度為零的過程看作初速度為零的勻加快直線運(yùn)動(dòng)的逆過程，

則汽車以

10m/s

2的加快度做初速度為零的勻加快直線運(yùn)動(dòng)，在第

1s

內(nèi)的位移大小即所求，故1212x′＝2a′t′＝2×10×1m＝5m.[答案](1)31.25m(2)2s(3)5m追及、相遇問題甲、乙兩汽車在一條平直的單行道上，乙在前，甲在后同向行駛．某時(shí)刻兩車司機(jī)同時(shí)聽到前面有事故發(fā)生的警笛提示，同時(shí)開始剎車，結(jié)果兩輛車發(fā)生了碰撞．如下圖為兩輛車剎車后若恰巧不相撞的v-t圖像．請(qǐng)研究：(1)甲與乙假如相撞，相撞時(shí)v甲必定大于v乙對(duì)嗎？若兩車不相撞，兩車距離應(yīng)多大？提示：(1)對(duì)，因甲在后乙在前，相撞時(shí)必有v甲＞v乙．由圖像知，兩車不相撞的最小距離xmin＝5＋255＋15－×20m＝100m22所以若不相撞，兩車距離應(yīng)大于100m.1．追及問題追及的特色：兩個(gè)物體在同一時(shí)刻抵達(dá)同一地點(diǎn)．追及問題知足的兩個(gè)關(guān)系①時(shí)間關(guān)系：從后邊的物體追趕開始，到追上前面的物體時(shí)，兩物體經(jīng)歷的時(shí)間相等．②位移關(guān)系：s2＝0＋1，此中s0為開始追趕時(shí)兩物體之間的距離，1表示前面被追趕sss物體的位移，s2表示后邊追趕物體的位移．臨界條件：當(dāng)兩個(gè)物體的速度相等時(shí)，可能出現(xiàn)恰巧追上、恰巧防止相撞、相距最遠(yuǎn)、相距近來等狀況，即出現(xiàn)上述四種狀況的臨界條件為v1＝v2.2．相遇問題特色：在同一時(shí)刻兩物體處于同一地點(diǎn)．條件：同向運(yùn)動(dòng)的物體追上即相遇；相向運(yùn)動(dòng)的物體，各自覺生的位移的絕對(duì)值之和等于開始時(shí)兩物體之間的距離時(shí)即相遇．臨界狀態(tài)：防止相碰撞的臨界狀態(tài)是兩個(gè)物體處于同樣的地點(diǎn)時(shí)，二者的相對(duì)速度為零．【例

2】

A、B兩列火車在同一軌道上同向行駛，

A車在前，其速度

vA＝10m/s，B車在后，其速度為

vB＝30m/s.

因大霧能見度低，

B車在距

A車

700m

時(shí)才發(fā)現(xiàn)前面有

A車，這時(shí)B車立刻剎車，但要經(jīng)過1800mB車才能停止．問A車若按原速度行進(jìn)，兩車能否會(huì)相撞？說明原因．[思路點(diǎn)撥]當(dāng)兩列火車速度同樣時(shí)，是一個(gè)臨界點(diǎn)，看這時(shí)能不可以相撞．[分析]由題意可知，兩車不相撞的速度臨界條件是B車減速到與A車的速度相等時(shí)未相撞．2vB2aB＝＝0.25m/sB車減速至vA＝10m/s的時(shí)間t＝80s在這段時(shí)間內(nèi)A車的位移為sA＝vAt＝800m這段時(shí)間內(nèi)B車的位移為aBt2sB＝vBt－2＝1600m兩車的位移關(guān)系sB＝1600m>sA＋s0＝1500m所以A、B兩車在速度同樣以前已經(jīng)相撞．[答案]看法析解決追及與相遇問題的常用方法物理剖析法抓住“兩物體可否同時(shí)抵達(dá)空間某地點(diǎn)”這一重點(diǎn)，仔細(xì)審題，發(fā)掘題中的隱含條件，在腦筋中成立起一幅物體運(yùn)動(dòng)關(guān)系的圖景，并畫出運(yùn)動(dòng)狀況表示圖，找出位移關(guān)系．圖像法：將二者的速度—時(shí)間圖像在同一坐標(biāo)系中畫出，而后利用圖像求解．(3)數(shù)學(xué)剖析法：設(shè)從開始至相遇時(shí)間為

t，依據(jù)條件列方程，獲取對(duì)于

t

的一元二次方程，用鑒別式進(jìn)行議論，若>0，即有兩個(gè)解，說明能夠相遇兩次；若追上或相遇；若<0，說明追不上或不可以相碰．[跟進(jìn)訓(xùn)練]

＝0，說明恰巧2．摩托車先由靜止開始以

25

m/s

2的加快度做勻加快直線運(yùn)動(dòng)，以后以最大行駛速度1625m/s

做勻速直線運(yùn)動(dòng)，追趕前面以

15m/s

的速度同向勻速行駛的卡車．已知摩托車開始運(yùn)動(dòng)時(shí)與卡車的距離為

1000m

，則：追上卡車前兩車相隔的最大距離是多少？摩托車經(jīng)過多少時(shí)間才能追上卡車？[分析](1)由題意作出兩車的v-t圖像如下圖，摩托車做勻加快運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間t1vma＝16s.2vm位移s1＝2a＝200m<s0＝1000m所以摩托車在達(dá)到最大速度以前沒有追上卡車，則追上卡車前兩車速度相等時(shí)，間距最大．設(shè)從開始經(jīng)過t2時(shí)間速度相等，最大間距為sm，于是有at2＝vv所以t2＝＝9.6sa最大間距s＝s121252m＝1072m.2m022162設(shè)從開始經(jīng)過t時(shí)間摩托車追上卡車，則有s1＋vm(t－t1)＝s0＋v·t，解得t＝120s.[答案](1)1072m(2)120s1．物理觀點(diǎn)：反響時(shí)間、反響距離、剎車距離、泊車距離．2．科學(xué)思想：會(huì)剖析、推理解決剎車類、追及及相遇類問題．3．科學(xué)方法：理想模型、圖像法.1．在一次交通事故中，交通警察丈量出闖事車輛的剎車印跡是30m，該車輛的剎車加速度大小是15m/s2，該路段限速為60km/h，則該車()A．超速B．不超速C．能否超速?zèng)]法判斷D．行駛速度恰巧是60km/h22＝－2ax，可計(jì)算出初速度v0＝2ax＝2×15×30A[該車輛的末速度為零，由v－v0m/s＝30m/s＝108km/h，該車超速，選項(xiàng)A正確．]2.甲、乙兩質(zhì)點(diǎn)在向來線上做勻加快直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖像如下圖，在3s末兩質(zhì)點(diǎn)在途中相遇，兩質(zhì)點(diǎn)出發(fā)點(diǎn)間的距離是()A．甲在乙以前2mB．乙在甲以前2mC．乙在甲以前4mD．甲在乙以前4mD[在

v-t

圖像中圖線與時(shí)間軸所圍面積即為該段時(shí)間內(nèi)的位移．由圖像知

s甲＝2m，s乙＝6m，而

3s

末兩車相遇，故甲出發(fā)前應(yīng)在乙前面

4m，故

D正確．]3．汽車以

20m/s

的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻封閉發(fā)動(dòng)機(jī)而做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，加快度大小為

5m/s

2，則它封閉發(fā)動(dòng)機(jī)后經(jīng)過

37.5m

所需時(shí)間為

(

)A．3s

B．4sC．5s

D．6sA[由位移公式得：

s＝v0t－

122at，解得

t1＝3s

，t2＝5s

，因?yàn)槠嚱?jīng)

v0t0＝a＝4s停止，故

t2＝5s

舍去，

A正確．]4．(多項(xiàng)選擇)對(duì)于如下圖的情境，交通法例定“車讓人”，不然駕駛員將受各處分．若以8m/s的速度勻速行駛的汽車馬上經(jīng)過路口，此時(shí)有行人正在過人行橫道，汽車的前端與泊車線的距離為8m，該車剎車制動(dòng)時(shí)的加快度大小為5m/s2.以下說法正確的選項(xiàng)是()A．若此時(shí)立刻剎車制動(dòng)，則起碼需1.6s汽車才能停止B．若在距泊車線6m處才開始剎車制動(dòng)，則汽車前端恰能止于泊車線處C．若經(jīng)0.2s后才開始剎車制動(dòng)，則汽車前端恰能止于泊車線處D．若經(jīng)0.4s后才開始剎車制動(dòng)，則汽車前端恰能止于泊車線處AC[汽車的初速度大小為v0＝8m/s，剎車時(shí)加快度大小為＝5m/s2，由勻變速直線av0運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知，汽車泊車時(shí)間最短為t＝a＝1.6