第五節(jié) 勻變速直線運動與汽車安全行駛

第五節(jié)勻變速直線運動與汽車安全行駛核心素養(yǎng)導學物理觀念(1)知道什么是停車距離、剎車距離和反應距離。(2)知道反應時間內汽車運動的規(guī)律?？茖W思維畫出汽車運動示意圖，分析汽車運動規(guī)律及安全行駛問題?？茖W態(tài)度與責任運用所學的物理知識解決汽車剎車問題和追及相遇問題。汽車安全行駛1．反應時間：從司機意識到應該停車至操作_____的時間。2．反應距離：汽車在______時間內行駛的距離。3．剎車距離：汽車從開始剎車到_______過程中行駛的距離。4．停車距離：反應距離與剎車距離之和。剎車反應停止發(fā)生交通事故時，交警測量剎車距離的目的是什么？這樣做的物理原理是什么？提示：交警可以根據剎車距離估算出汽車的速度，從而判斷汽車是否超速。新知學習(一)|汽車行駛安全問題[任務驅動]我國道路交通管理條例明確規(guī)定：嚴禁酒后開車！你知道這其中的道理嗎？提示：駕駛員飲酒后反應時間延長，導致停車距離增加，增加了交通安全隱患。

[典例體驗][典例]一輛汽車剎車前速度為90km/h，剎車時獲得的加速度大小為10m/s2，求：(1)汽車開始剎車后10s內滑行的距離s0；(2)從開始剎車到汽車位移為30m所經歷的時間t；(3)汽車靜止前1s內滑行的距離s′。[答案]

(1)31.25m

(2)2s

(3)5m/方法技巧/在分析汽車剎車這類運動時，應先計算出速度減小到零所用的時間t0，再與題中所給的時間t進行比較。(1)如果t0<t，則不能用題目所給的時間t計算位移，應按汽車停下來所經歷的時間t0進行計算。(2)如果t0>t，說明t時刻運動還沒有停止，則可以應用題目所給的時間t直接求解位移。(3)可以將汽車減速到零的運動反過來看成初速度為零的勻加速直線運動，從而使有關問題的解答更簡便。[針對訓練]1．在“車讓人”交通安全活動中，交警部門要求汽車在斑馬線前停

車讓人。以8m/s勻速行駛的汽車，當車頭離斑馬線8m時司機看

到斑馬線上有行人通過，已知該車剎車時最大加速度為5m/s2，駕駛員反應時間為0.2s。若駕駛員看到斑馬線上有行人時立即緊急剎車，則

(

)A．汽車能保證車讓人B．汽車通過的距離是6.4mC．汽車運動的總時間是1.6sD．在駕駛員反應時間內汽車通過的距離是1m答案：A2．(2022·廣東1月學考)高速行車應注意保持安全行車距離。一輛小轎車剎車時的最大制動加速度為6m/s2，當某駕駛員駕駛該車在高速公路上行駛時，其車速為108km/h，若該駕駛員從意識到應該停車到踩下剎車的制動反應時間為1.5s，則他在行駛時與前車的距離至少應為

(

)A．60m B．90mC．120m D．150m答案：C

新知學習(二)|追及、相遇問題[重點釋解]1．追及相遇問題中的兩個關系和一個條件(1)兩個關系：即時間關系和位移關系，這兩個關系可通過畫運動示意圖得到。(2)一個條件：即兩者速度相等，它往往是物體間能否追上、追不上或(兩者)距離最大、最小的臨界條件，也是分析判斷的切入點。2．追及相遇問題的兩種常見情況(1)低速物體追高速物體：甲以速度v1做勻速直線運動，乙以加速度a做初速度為零的勻加速直線運動。

①當兩物體速度相同時，相距最遠。

②當兩物體位移相同時，相遇。(2)高速物體追低速物體：甲以速度v1、加速度a做勻減速直線運動，乙以速度v2做勻速直線運動。當兩物體速度相同時①如s甲＝s乙＋s0，恰好追上。②如s甲>s乙＋s0，追上。③如s甲<s乙＋s0，追不上，兩物體有最小距離Δsmin＝s乙＋s0－s甲。3．追及問題中五種常見的物理模型追及類型圖像描述相關結論勻加速追勻速設x0為開始時兩物體間的距離，則應有下面結論：①t＝t0以前，后面物體與前面物體間的距離增大②t＝t0時，兩物體相距最遠，為x0＋Δx③t＝t0以后，后面物體與前面物體間的距離減小④一定能追上且只能相遇一次勻速追勻減速勻減速追勻速設x0為開始時兩物體間的距離，開始追及時，后面物體與前面物體間的距離在減小，當兩物體速度相等時，即t＝t0時：①若Δx＝x0，則恰好能追上，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，則不能追上，此時兩物體間距離最小，為x0－Δx③若Δx>x0，則相遇兩次，設t1時刻兩物體第一次相遇，則t2＝2t0－t1時刻兩物體第二次相遇勻速追勻加速勻減速追勻加速續(xù)表[典例體驗][典例]

(2022·東莞高一檢測)一輛汽車以3m/s2的加速度開始啟動的瞬間，一輛以6m/s的速度做勻速直線運動的自行車恰好從汽車的旁邊通過。試求：(1)汽車在追上自行車前與自行車相距最遠時的運動時間以及此時兩者間的距離。(2)汽車追上自行車所用時間和追上自行車時汽車的瞬時速度。[答案]

(1)2s

6m

(2)4s

12m/s/方法技巧/求解追及相遇問題的三種常用方法運動情景法審明題意、挖掘題中的隱含條件，建立兩物體運動的情景并畫出示意圖，找出兩物體的位移、速度及時間關系，選擇公式列方程求解數學函數法設兩物體在t時刻相遇，然后根據位移關系列出關于t的方程f(t)＝0，若方程f(t)＝0無正實數解，則說明這兩個物體不可能相遇；若方程f(t)＝0存在正實數解，說明這兩個物體能相遇圖像法①若用x-t圖像求解，分別作出兩物體的x-t圖像，如果兩物體的位移—時間圖線相交，則說明兩物體相遇；②若用v-t圖像求解，則注意比較圖線與時間軸所圍成圖形的面積[針對訓練]1．甲、乙兩車同時同地出發(fā)，在同一平直公路上行駛，其運動的

x-t圖像如圖所示，其中乙車的x-t圖像為拋物線。則乙車追上甲

車前兩車間的最大距離是

(

)A．15m

B．20mC．25m D．50m解析：將x-t圖像轉化為v-t圖像，如圖所示，5s末相遇，由“面積”相等知，2.5s末兩車共速。兩車共速時相距最遠。所以最大距離等于陰影面積，即為25m，C正確。答案：C2．(2022·廣州高一檢測)一步行者以6.0m/s的速度跑去追趕被紅燈阻停的公共汽車，在跑到距公共汽車25m處時，綠燈亮了，公共汽車以1.0m/s2

的加速度勻加速啟動前進，則

(

)A．人能追上公共汽車，追趕過程中人跑了36mB．人不能追上公共汽車，人、公共汽車最近距離為7mC．人能追上公共汽車，追上公共汽車前人共跑了43mD．人不能追上公共汽車，且公共汽車開動后，人、公共汽車距離越來越遠答案：B

一、好素材分享——看其他教材如何落實核心素養(yǎng)

科學思維——行駛安全分析1．(選自魯科版新教材章末練習)當能見度(觀察者與能看見的最遠目標間的距離)較低時，駕駛員應低速駕駛汽車。如果某人在能見度為30m的大霧天開車，其反應時間為1s，該汽車在濕滑路面剎車時能產生的最大加速度大小為1m/s2，為安全駛離高速公路，汽車行駛的最大速度是多少？請查看相關文件，確認這個結果是否超過相關交通法規(guī)的規(guī)定值。答案：24.48km/h符合相關法規(guī)規(guī)定

科學態(tài)度與責任——汽車通過ETC通道2．(選自人教版新教材章末練習改編)ETC是高速公路上不停車電子收費系統的簡稱。如圖所示，汽車以15m/s的速度行駛，如果過人工收費通道，需要在收費站中心線處減速至0，經過20s繳費后，再加速至15m/s行駛；如果過ETC通道，需要在中心線前方10m處減速至5m/s，勻速到達中心線后，再加速至15m/s行駛。設汽車加速和減速的加速度大小均為1m/s2，求汽車通過ETC通道比通過人工收費通道節(jié)約多少時間。解析：過人工收費通道時，由題意可知，減速過程0＝v0－at減

①加速過程v0＝0＋at加

②總時間為t總＝t減＋t加＋t繳

③聯立①～③解得t總＝50s減速過程0－v02＝－2ax減

④加速過程v02－0＝2ax加

⑤總路程x總＝x加＋x減

⑥聯立④～⑥解得x總＝225m答案：27s二、新題目精選——品立意深處所蘊含的核心價值1．因霧霾天氣，能見度不足20m。在這樣的惡劣天氣中，甲、乙

兩汽車在一條平直的公路上行駛，當甲、乙兩車恰好并排行駛

時，甲、乙兩車司機聽到前方有事故發(fā)生的警笛提示，同時開

始剎車，直到減速為0，甲、乙兩車剎車時的v-t圖像如圖所示，則

(

)A．甲車減速的加速度為0.5m/s2B．甲車減速的加速度比乙車減速的加速度大0.75m/s2C．減速過程中甲、乙兩車間的最大距離為100mD．減速過程中甲、乙兩車間的最大距離為87.5m答案：C

2．一輛警車在某路口停車執(zhí)勤，忽然發(fā)現前方50m處有一