22粤教版新教材物理必修第一册课件--第五节匀变速直线运动与汽车安全行驶

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相关物理问题

3.科学探究:能探究正常驾驶与酒后驾驶的刹车问题,学会交流与合

作

4.科学态度与责任:体会实际生活与科学规律的密切联系,增强学生

的安全意识

自主学习·必备知识

名师点睛

1.反应时间：从司机意识到应该停车至操作刹车的时间。

2.反应距离：在反应时间内,汽车以原来的速度做匀速直线运动,驶过的距离叫作反应距离。

3.刹车距离：从驾驶员刹车开始,汽车以原行驶速度为初速度,做匀减速直线运动,到汽车完全停下来所通过的距离叫作刹车距离。

4.停车距离：反应距离与刹车距离之和。

互动探究·关键能力

探究点一汽车行驶安全问题

知识深化

1.反应距离s1=车速v0×反应时间t,其中反应时间是从司机意识到应该刹车至操作刹车的时间。

2.刹车距离：刹车过程做匀减速直线运动,其刹车距离s2=v02

2a

,大小取决于初速度v0和刹车的加速度大小。

3.安全距离即停车距离,包含反应距离和刹车距离两部分。

4.影响安全距离的因素

（1）主观因素：司机必须反应敏捷,行动迅速,沉着冷静,具有良好的心理素质,不能酒后驾车,不能疲劳驾驶,精力高度集中等。

（2）客观因素：汽车的状况、天气和路面是影响安全距离的重要因素。雨天路面湿滑,冬天路面结冰,轮胎磨损严重等都会造成刹车距离的增大。

题组过关

1.为了安全,公路上行驶的汽车间应保持必要的距离,某市规定,车辆在市区内行驶的速度不得超过40 km/h。有一辆车发现前面24 m处发生交通事故紧急刹车,紧急刹车产生的最大加速度大小为5 m/s2,反应时间为t=0.6 s。经测量,路面刹车痕迹为s=14.4 m,该汽车是否违章驾驶？是否会有安全问题？

答案：见解析

解析：依据题意,可画出汽车运动示意图。

刹车痕迹长度即刹车距离,由v t2−v02=2as得汽车刹车前的速度

v0=√v t2−2as=√0−2×(−5)×14.4m/s=12 m/s=43.2 km/h＞40 km/h。

所以该汽车违章驾驶

在反应时间内匀速行驶的位移s1=v0t=12×0.6m=7.2m,停车距离Δs=s1+s=7.2m+ 14.4m=21.6m

由于Δs＜24 m,所以该车不存在安全问题,不会发生交通事故。

2.（2021广东肇庆高一上期末）驾驶员驾车以72 km/h的速度在平直公路上行驶,看到前方30 m处有一障碍物后紧急刹车,恰好未撞上障碍物,已知驾驶员从看到障碍物到刹车的反应时间为0.5 s,求：

（1）驾驶员反应时间内汽车行驶的距离;

（2）汽车刹车的加速度的大小;

（3）若驾驶员饮酒,反应时间变为0.75 s,则汽车以多大的速度撞击障碍物。

答案：（1）10 m

（2）10 m/s2

（3）10 m/s

解析：（1）在驾驶员的反应时间内,汽车做匀速直线运动

s1=v0 t=10 m

（2）汽车做匀减速直线运动的位移为s2=s−s1=20m恰好未撞上障碍物时的速度为0,则v02=2as2,代入数据解得a=10 m/s2

（3）在驾驶员饮酒后的反应时间内,汽车做匀速直线运动s1′=v0 t′=15 m

汽车做匀减速直线运动的位移

s2′=s−s1′=15m

−2as2′=v2−v02解得v=10 m/s

探究点二追及与相遇

知识深化

追及、相遇问题

（1）追及的特点：两个物体在同一时刻到达同一位置。

（2）追及、相遇问题满足的两个关系

①时间关系：从后面的物体追赶开始,到追上前面的物体时,两物体经历的时间相等。

②位移关系：s2=s0+s1,其中s0为开始追赶时两物体之间的距离,s1表示前面被追赶物体的位移,s2表示后面追赶物体的位移。

（3）临界条件：当两个物体的速度相等时,可能出现恰好追上、恰好避免相撞、相距最远、相距最近等情况,即出现上述四种情况的临界条件为v1=v2。

题组过关

1.（2021福建厦门外国语学校高一上月考）一辆汽车在十字路口等待绿灯,当绿灯亮时汽车以#1527的加速度开始行驶,恰在这时一辆自行车以6 m/s的速度匀速驶来,从后边超过汽车。试问:

（1）汽车从路口开动后,在赶上自行车之前经过多长时间两车相距最远?此时相距多少? （2）汽车经过多长时间追上自行车?此时汽车的速度是多少?

答案：（1）2 s; 6 m（2）4 s; 12 m/s

解析：（1）解法一（函数法）当汽车行驶时间为t时,两车相距Δx=6t−3

2

t2

当t=−b

2a =2s时,有极值Δx=4ac−b2

4a

=6m。（其中字母a、b、c是二次函数中的系数）

解法二（方程法）当汽车行驶的时间为t时,两车相距Δx=6t−3

2

t2

则3

2

t2−6t+Δx=0

当判别式Δ≥0时方程有实数解,即Δx≤6 m,当且仅当等式成立时有极值。

解法三（物理分析法）当两车的速度相等时,两车间的距离最大,则at=6 m/s,t=2s,Δx=

6t−3

2

t2=6m

解法四（图像法）画出v−t图像,如图所示。图线与时间轴围成的面积表示位移。

经分析得两车的速度相等时,两车间的距离最大,则6=3t,Δx=6t−6t

2

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