高中物理第二章第四节匀变速直线运动与汽车行驶安全教案2粤教版必修1

第4节匀变速直线运动与汽车行驶安全
新课内容
讨论一:汽车行驶中为什么要保持车距例
例1：汽车在高速公路上行驶的速度为108kmh,若驾驶员发现前方70m处发生了交通事故、马上紧急刹车,汽车以恒定的加速度经过4s才停下来,问汽车是否会有安全问题？
（由于是第一题,为建立正确的思维过程和规范的解题模式,基本由老师带领同学分析:首先要指导学生养成慢慢审题的良好习惯,边读题边在头脑中构建物理模型,眼前要展现清晰的物理情景,汽车做匀减速直线运动.在此过程中、初速度为108km/h,即30 m/s.汽车经4s停下来,似乎只有两个已知量,但仔细分析后发现,题中还隐含着一个条件:汽车刹车停止后末速度为0,问题应可解决.题中前方80m处这一条件,并不是汽车停下来的实际位移,它只作为判断是否安全的依据.）
解:选汽车初速度方向为正方向,
其加速度为a=(v t-v o)/t=(0-30)/4 m/s2=-7.5 m/s2
汽车由刹车到停止所经过的位移为
s=v o t+at2/2=30×4+(-7.5×42)/2 m=60 m
由于前方距离有70m汽车经过60m就已停下来,所以不会有安全问题.
讨论二: 例1解题是否严密
上题中汽车刹车后经4s停下来,试问如果驾驶员从发现事故到汽车停下来是否也是4s
人对周围发生的事情、都需要一段时间来作出反应、从人发现情况到采取行动所经历的时间,称为反应时间.
请同学们构建从驾驶员发现事故到汽车停下来汽车运动的物理模型.
(答案:汽车先做匀速直线运动,后做匀减速直线运动)
例2：上题中驾驶员的反应时间是0.5s该汽车有安全问题吗汽车在前后两个运动过程中的位移各是多少请同学们计算一下.
(答案:匀速直线运动位移S =Vt=(30×0.5)m =15m匀减速直线运动位移同上,为60m,汽车运动总位
移为75m,所以有安全问题.)
讨论三:为什么不允许酒后开车(服用某些感冒药后,或老年人、或处于疲劳状态下都不易开车) 教师指导学生阅读课本:在通常情况下,驾驶者的反应时间与其注意力集中程度,驾驶经验和体力状
态有关,平均约为0.5∽1.5s驾驶员酒后的反应时间则至少会增加2∽3倍.
例3 上题中若驾驶员酒后开车,反应时间为1.5s,上述汽车是否有安全问题
此题与例2同类型,所以由思维反应较慢的同学回答
解:匀速直线运动位移S =Vt=(30×1.5)m= 45m匀减速直线运动位移60m,总位移105m,汽车有安全
问题.服用某些感冒药后,或老年人、或处于疲劳状态都会延长反应时间,所以都不宜开车.
讨论四: 为什么不允许超速
根据不同的道路或道路周边环境、对行驶车辆都有一个最高速度限制,不允许超速.请同学们通过计算,将结果填写在下列表格中、就会明白汽车为什么不允许超速.
例四:《驾驶员守则》中安全距离表格车速 40 km/h反应距离 10 m刹车距离 10 m总位移 20 m
假定汽车在两种不同速度情况下,驾驶员的反应时间相同、汽车刹车时加速度相同、请将表格中的A,B,C,D 四个空填上.
（此题有一定难度,要找反应快、接受新知识能力强的同学参于讨论.）
分析:
①反应距离,由匀速直线运动公式S =Vt,当时间相同、位移与速度成正比.车速80kmh,反应距离20m;
则车速40kmh,反应距离A=10m .
②刹车距离,在已知初速度,末速度,加速度的情况下,可以用推论V t2-V02=2as , 因为末速度为零,所
以S = -V02/2a ,当加速度相同、位移与初速度平方成正比;
车速40kmh,刹车距离10 m,则车速80kmh,刹车距离B = 40m.
③反应距离和刹车距离之和等于总位移C = 20m D = 60m
由以上数据可以看出、车速越大总位移越大,所以行车不要超速.
3.课堂小结：
1、几个相关的概念：反应时间：反应距离：刹车距离：
停车距离：安全距离：
2、实例分析：方法是当给出了反应时间时，把汽车的实际运动看成是两段:匀速直线运动和匀变速
直线运动来处理
4.课堂练习：
1．某市规定：卡车在市区内行驶速度不得超过40 km/h.一次一辆卡车在市区路面紧急刹车后，经1.5 s停止，量得刹车痕迹s=9 m.，问这车是否违章？
2、一艘巨轮在平直航线上以20m/s的速度行驶，驾驶员突然发现前方150m处有只小船，立即紧急刹车，巨轮以恒定的加速度经过10s才停下来，问巨轮是否会有安全问题？
3、在练习2中，若巨轮驾驶员在发现前方小船后经过0.8秒反应时间才刹车，问：在这0.8秒内巨轮行驶了多大位移？
5.布置作业：
课本第３２页的1、2、题
课后学生看P32《实践与拓展》
七、教学用具为帮助同学建立物理模型,将汽车的运动用flash动画表现出来.
八、教学流程图统计与驾驭有关规定
明确教学目标
讨论一为什么要保持车距
讨论二例1解题是否严密
讨论三为什么不能酒后开车关爱生命教育归纳安全法规
讨论四为什么不允许超速
课堂小结：
这节课我们了解到行车安全的部分法规,而且知道了这些法规完全来自于运动学原理.在论证这些法规的过程中、我们应用了运动学的公式,明确了一般的解题程序.学以致用,我们今后更要关爱生命,注意安全.
布置作业：课本第３２页的1、2、题
课后学生看P 32《实践与拓展》
九、教学反思
经过几个班的教学,深感以上的教学设计只是一种泛泛的考虑,是一种一般性的规划.在课堂教学的实施过程中、面对不同的教学班、教师采用了完全不同的教学方法.对于接受新知识较快的教学班(快班)、学生的思维敏捷,反应快、教师采用较多学生自主活动的方式;对于稍差点的班、学生自主活动减少,教师占用时间增加;对于接受新知识较慢的教学班(慢班)、教师以讲授为主,学生配合为辅.
三维目标中、这节课以目标和方法为主.学生刚进入高中阶段的物理学习,刚接触用物理知识联系实际、分析解决现实生活中的问题.从他们刚起步就要养成物理的思维和解决问题的习惯,其中、从获得的信息中建立物理模型,展现不断变化的物理情景又为解决问题的前提,重中之重.
板书设计：
匀变速直线运动与汽车行驶安全
一、 匀变速直线运动的规律：
㈠速度公式：0t v v at =+
㈡平均速度公式：02t v v v +=
㈢位移公式：200122
t v v s vt t v t at +===+ ㈣速度与位移的关系：02t v v as
-=
高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题
1．汽车沿平直的公路以恒定功率P从静止开始启动，经过一段时间t达到最大速度v，若所受阻力大小始终不变，则在t这段时间内
A．汽车牵引力大小恒定
B．汽车运动的距离为
C．汽车牵引力做的功为 Pt
D．汽车牵引力做的功为mv2
2．钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具中的主要材料，设钻石的密度为ρ(单位为kg/m3)，摩尔质量为m mol(单位为g/mol)，阿伏加德罗常数为N A，已知1克拉＝0.2 g，则( )
A．a克拉钻石所含有的分子数为
B．a克拉钻石所含有的分子数为
C．每个钻石分子直径的表达式为 (单位为m)
D．每个钻石分子直径的表达式为 (单位为m)
3．如图所示，正方形ABCD的顶点A、C处固定有两带电荷量大小相等的点电荷，E、F分别为AB、CD边的中点。

若以无穷远处电势为零，且E点处电势大于零，则下列说法中正确的是
A．两点电荷一定都带正电
B．O点处电势不可能为零
C．直线BD上从O点向两侧无穷远处，电场强度先减小后增大
D．若将一电子从E点移动到F点，则电场力做功可能为零
4．在一次跳绳体能测试中，一位体重约为50kg的同学，一分钟内连续跳了140下，若该同学每次跳跃的腾空时间为0.2s，重力加速度g取，则他在这一分钟内克服重力做的功约为（）
A．3500J B．14000J C．1000J D．2500J
5．如图所示，一个小型水电站，其交流发电机的输出电压U1一定，通过理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向远处用户供电，输电线的总电阻为R.T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1，它的输出电压和输出功率分别为U2和P2；T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3，它的输出电压和输出功率分别为U4和P4.下列说法正确的是( )
A．当用户的用电器增多时，U2减小，U4变小
B．当用户的用电器增多时，P1变大，P3减小
C．输电线上损失的功率为ΔP＝
D．要减小线路的损耗，应增大升压变压器的匝数比，同时应增大降压变压器的匝数比
6．如图所示，R1和R2是同种材料、厚度相同、表面为正方形的导体，但R1的尺寸比R2的尺寸大.在两导体上加相同的电压，通过两导体的电流方向如图所示，则下列说法中正确的是
A．R1中的电流小于R2中的电流
B．R1中的电流大于R2中的电流
C．R1中自由电荷定向移动的速率大于R2中自由电荷定向移动的速率
D．R1中自由电荷定向移动的速率小于R2中自由电荷定向移动的速率
二、多项选择题
7．下列说法中正确的是______
A．射线、射线、射线本质上都是电磁波，且射线的波长最短
B．单色光从光密介质进入光疏介质，光子的能量变小
C．中等核的比结合能最小，因此这些核是最稳定的
D．电子束通过铝箔时可以产生衍射图样
8．下列说法正确的是__________。

A．分子间存在的引力和斥力都随着分子间的距离的增大而减小，但是斥力比引力减小的更快
B．悬浮在液体中的微粒越小，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数越小，布朗运动越不明显
C．在各种晶体中，原子（或分子、离子）都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性
D．不需要任何动力或燃料，却能不断对外做功的永动机是不可能制成的
E．如果没有漏气、没有摩擦，也没有机体热量的损失，热机的效率可以达到100%
9．在如图甲所示的电路中，L1、L2和L3为三个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，当开关S闭合后，电路中的总电流为0.25A．则此时（）
A．L1的电压为L2电压的2倍
B．L1消耗的电功率为0.75W
C．L1、L2消耗的电功率的比值大于4：1
D．L2的电阻为12Ω
10．天文观测中观测到有三颗星位于边长为l的等边三角形三个顶点上，并沿等边三角形的外接圆做周期为T的匀速圆周运动。

已知引力常量为G，不计其他星体对它们的影响，关于这个三星系统，下列说法正确的是
A．三颗星的质量可能不相等
B．某颗星的质量为
C．它们的线速度大小均为
D．它们两两之间的万有引力大小为
三、实验题
11．某探究学习小组欲探究物体的加速度与力、质量的关系，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，图中小车的质量用M表示，钩码的质量用m表示。

要顺利完成该实验，则：
为使小车所受合外力等于细线的拉力，应采取的措施是_________________；要使细线的拉力约等于钩码的总重力，应满足的条件是______________。

某次打出的某一条纸带，A、B、C、D、E、F为相邻的6个计数点，如图，相邻计数点间还有四个点未标出。

利用图中给出的数据可求出小车的加速度________。

保留2位小数
某位同学经过测量、计算得到如下数据，请在图中作出小车加速度与所受合外力的关系图象
_______________。

由图象可以看出，该实验存在着较大的误差，产生误差的主要原因是_______。

12．伽利略在物理学研究方面把实验和逻辑推理包括数学推演和谐地结合起来，有力地推进了人类科学认识的发展，标志着物理学的真正开端．
伽利略在研究自由落体运动的性质中发现：如果v与x成正比，将会推导出十分复杂的结论他猜想v 与t成正比，但由于当时技术不够发达，无法直接测定瞬时速度，所以无法直接检验其是否正确于是他想到了用便于测量的位移x与t的关系来进行检验：如果成立，则x与t的关系应是 ______ ．
伽利略在研究运动和力的关系时，发明了用实验来研究物理问题的方法，而且还为物理学引入了理想实验的研究方法．
下面关于理想实验的叙述中正确的是______ ．
A.理想实验是虚幻的，所以引入它没有现实意义
B.理想实验是没有实验基础的
C.理想实验是建立在可靠事实基础上的，对发现新的科学规律有着不可替代的作用
D.理想实验抓住了客观事实的主要因素，忽略次要因素，是科学的研究方法
以下给出了伽利略理想斜面实验的有关程序：
减小第二个斜面的倾角，小球在斜面上仍然要达到原来的高度；
取两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面；
如果没有摩擦，小球将上升到释放时的高度；
继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球沿水平方向做持续的匀速运动．
按程序的先后排列应为：______ ．
四、解答题
13．如图所示,传送带的水平部分ab的长度为2 m,倾斜部分bc的长度为4 m,bc与水平面的夹角为α=37°,将一小物块A(可视为质点)轻轻放于传送带的a端,物块A与传送带间的动摩擦因数为μ=0.25.传送带沿图示方向以v=2 m/s的速度匀速运动,若物块A始终未脱离传送带,求物块A从a端被传送到c端所用的时间.(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
14．如图所示，光滑绝缘的半圆形轨道ABC固定在竖直面内，圆心为O，轨道半径为R，B为轨道最低点。

该装置右侧的1/4圆弧置于水平向右的足够大的匀强电场中。

某一时刻一个带电小球从A点由静止开始运动。

到达B点时，小球的动能为E0，进入电场后继续沿轨道运动，到达C点时小球的电势能减少量为2E0，试求：
（1）小球所受重力和电场力的大小
（2）小球脱离轨道后到达最高点时的动能
【参考答案】
一、单项选择题
二、多项选择题
7．D;
8．ACD
9．BC
10．BD
三、实验题
11．平衡摩擦力； M＞＞m ；；木板倾角偏小；
12．CDbcad
四、解答题
13．4 s
14．（1）（2）
高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题
1．如图所示，小明将叠放在一起的A、B两本书抛给小强，已知A的质量为m，重力加速度为g，两本书在空中不翻转，不计空气阻力，则A、B在空中运动时
A．A的加速度等于g
B．B的加速度大于g
C．A对B的压力等于mg
D．A对B的压力大于mg
2．汽车以10m/s的速度在马路上匀速行驶，驾驶员发现正前方15m处的斑马线上有行人，于是刹车礼让汽车恰好停在斑马线前，假设驾驶员反应时间为0.5s。

汽车运动的v-t图如图所示，则汽车的加速度大小为
A． B． C． D．
3．如图所示为中国冰壶队队员投掷冰壶时的情景。

在这次投掷中，冰壶运动一段时间后以0.4 m/s的速度与对方的静止冰壶发生正碰.已知两冰壶质量均为20kg,取中国队队员投掷的冰壶运动方向为正方向，碰后中国队冰壶的速度可能为
A．v= 0.05m/s B．v= -0.1m/s C．v =-0.2m/s D．v= 0.3m/s
4．如图所示，有上下放置的两个宽度均为L=0.5m的水平金属导轨，左端连接阻值均为2的电阻r 1、r2，右端与竖直放置的两个相同的半圆形金属轨道连接在一起，半圆形轨道半径为R=0.1 m。

整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B=2T。

初始时金属棒放置在上面的水平导轨上，金属棒的长刚好为L，质量m=2kg，电阻不计。

某时刻金属棒获得了水平向右的速度v0=2m/s，之后恰好水平抛出。

已知金属棒与导轨接触良好，重力加速度g=10m/s2，不计所有摩擦和导轨的电阻，则下列正确的是
A．金属棒抛出时的速率为
B．整个过程中，流过电阻r1的电荷量为2C
C．整个过程中，电阻r2上产生的焦耳热为1.5J
D．最初金属棒距离水平导轨右端4m
5．某同学绘出了一个沿直线运动的物体的加速度a、速度v、位移x随时间变化的图象如下图所示，若该物体在t＝0时刻，初速度均为零，则下列图象中表示该物体沿单一方向运动的图象是( )．
A．B．
C．D．
6．为了交通安全，常在公路上设置如图所示的减速带，减速带使路面稍微拱起以达到车辆减速的目的。

一排等间距设置的减速带，可有效降低车速，称为洗衣板效应。

如果某路面上的减速带的间距为1.5m，一辆固有频率为2赫兹的汽车匀速驶过这排减速带，下列说法正确的是
A．当汽车以5m/s的速度行驶时，其振动频率为2Hz
B．当汽车以3m/s的速度行驶时最不颠簸
C．当汽车以3m/s的速度行驶时颠簸的最厉害
D．汽车速度越大，颠簸的就越厉害
二、多项选择题
7．一列沿x轴正方向传播的简谐波，波速v=0.5m/s,在t=0时刻波刚好传播到x=2.0m处的N点，如图甲所示。

下列判断正确的是______
A．若该波与另一列频率为0.25Hz沿x轴负方向传播的简谐波相遇，能够产生稳定的干涉图样
B．波源的起振方向沿y轴负方向
C．经过1s质点N沿x轴正方向移动0.5m
D．图乙表示质点L的振动图像
8．分子力F与分子间距离r的关系如图所示，曲线与横轴交点的坐标为r0，两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不能再靠近。

在此过程中，下列说法正确的是___________。

A．r=r0时，分子动能最大
B．r= r0时，分子势能最大
C．r> r0阶段，F做正功，分子动能增加，分子势能减小
D．r< r0阶段，F做负功，分子动能减小，分子势能减小
E. r> r0阶段，F先增大后减小
9．如图所示，竖直放置的两块很大的平行金属板a、b，相距为d，a、b间的电场强度为E，今有一带正电的微粒从a板下边缘以初速度v0竖直向上射入电场，当它飞到b板时，速度大小不变，而方向变为水平方向，且刚好从高度也为d的狭缝穿过b板进入bc区域，bc区域的宽度也为d，所加电场的场强大小为
E，方向竖直向上，磁感应强度方向垂直纸面向里，磁场磁感应强度大小等于，重力加速度为g，则下
列关于微粒运动的说法正确的
A．微粒在ab区域的运动时间为
B．微粒在bc区域中做匀速圆周运动，圆周半径r＝d
C．微粒在bc区域中做匀速圆周运动，运动时间为
D．微粒在ab、bc区域中运动的总时间为
10．质量为1500kg的汽车在平直的公路上运动，v-t图象如图所示．由此可求( )
A．前25s内汽车的平均速度
B．前10s内汽车的加速度
C．前10s内汽车所受的阻力
D．15～25s内合外力对汽车所做的功
三、实验题
11．在“用打点计时器探究匀变速直线运动速度随时间的变化规律”实验中：
(1)安装纸带时，应将纸带置于复写纸(或墨粉纸盘)的_________选填“上方”或“下方” )．把纸带固定在小车上，应在放开小车_________选填“之前”或“之后”)接通打点计时器的电源．
(2)如图是实验中得到的一条纸带,A,B,C,D,E,F,G为7个相邻的计数点,相邻的两个计数点之间还有四个点未画出,量出相邻的计数点之间的距离分别为:x AB＝4.22 cm,x BC＝4.65 cm,x CD＝5.08 cm,x DE＝5.49 cm,已知打点计时器的工作频率为50 Hz,则打C点时小车的速度v＝________m/s,(结果保留2位有效数字)
12．如图(甲)所示，一对间距为d的水平放置的平行金属板A、B，两板的中央各有一小孔O1、O2，在a、b两端加上如图(乙)所示的电压，同时在c、d两端加上如图(丙)所示的电压。

当t＝0时，开关S接1处，此时，一质量为m带电量为-q的带负电微粒P恰好静止于两孔连线的中点处(P、O1、O2在同一竖直线上)。

重力加速度为g，两金属板外的电场及空气阻力不计。

（1）U0应为多大？
（2）若在时刻将开关S从1瞬间扳至2，微粒P可以恰好运动至O1点，则周期T为多少？
（3）若在到t＝T之间的某个时刻，把开关S从1瞬间扳至2，可使微粒P以最大的动能从A板中央的O1小孔射出，则周期至少为多少？以及微粒P再次回到O1时为哪一时刻？
四、解答题
13．密闭导热的气缸内有一定质量的理想气体，初始状态轻活塞处于A点，距离气缸底部6cm，活塞横截面积为1000cm2，气缸内温度为300K，大气压强为p=1.0×105Pa。

现给气缸加热，气体吸收的热量
Q=7.0×102J，气体温度升高100K，轻活塞上升至B点。

求：
①B点与气缸底部的距离；
②求此过程中气体内能的增量△U。

14．如图所示，水平地面上放置一个内壁光滑的绝热汽缸，气缸开口朝上，缸内通过轻质活塞封闭一部分气体。

初态时气体压强为一个大气压、温度为27℃，活塞到汽缸底部距离为30cm。

现对缸内气体缓慢加热到427℃，缸内气体膨胀而使活塞缓慢上移，这一过程气体内能增加了100J。

已知汽缸横截面积为50cm2，总长为50cm，大气压强为1.0×105Pa。

气缸上端开口小于活塞面积，不计活塞厚度，封闭气体可视为理想气体。

(1)末态时(427℃)缸内封闭气体的压强
(2)封闭气体共吸收了多少热量。

【参考答案】
一、单项选择题
二、多项选择题
7．ABD
8．ACE
9．AD
10．ABD
三、实验题
11．下方之前0.49
12．（1）（2）（3）四、解答题
13．①②
14．（1）1.4×105p A（2）200J。