高中物理 第二章 第四节 匀变速直线运动与汽车行驶安全配套课件 粤教版必修1.ppt

第四节匀变速直线运动与汽车行驶安全 1 反应时间 反应时间 0 5 1 5s 1 人从发现情况到采取相应措施经过的时间叫 2 正常人的反应时间为 如果酒后驾驶 反应时间至少会增加2 3倍 2 反应距离 匀速直线 反应距离 vt反 1 在反应时间内汽车做 运动 2 汽车在反应时间内行驶的距离称为 3 反应距离s反取决于反应时间t反和车速v的大小 反应距离s反 3 停车距离与安全距离 1 汽车从开始刹车到完全停下来 汽车做减速运动所通过的距离叫做 刹车距离s刹 刹车距离的长短取决于路面情况 汽车行驶速度和汽车轮胎的质量 2 反应距离s反和刹车距离s刹之和叫做 s停 3 安全距离大于一定情况下的停车距离 刹车距离 停车距离 4 某驾驶员手册规定具有良好刹车性能的汽车在以90km h的速率行驶时 可以在55m的距离内被刹住 在以54km h的速率行驶时 可以在24m的距离内被刹住 假设对于这两种速率 驾驶员所允许的反应时间及刹车的加速度大小都相同 则驾 驶员允许的反应时间约为 a 0 5s b 0 7s c 1 5s d 2s 答案 b 知识点1汽车行驶安全问题重视交通安全问题 关系到千百万人的生命安全与家庭幸福 为了安全 在行驶途中 车与车之间必须保持一定的距离 因为驾驶员看见某一情况到采取制动动作的时间里 汽车仍要通过一段距离 反应距离s反 vt反 而采取刹车后汽车又会运动 下表给出汽车在不同速度下的反应距离和刹车距离等数 据 请分析数据 完成表格 在高速公路上 有时会发生 追尾 事故 后面的汽车撞上前面的汽车 请从后车的运动考虑 分析一下造成 追尾 事故的原因有哪些 解析 v 75km h的停车距离为15m 38m 53m 由速度和反映距离得出反应时间为 t 0 72s v 90km h的反应距离 答案 531855从后车的运动考虑 造成 追尾 的原因主要有以下几个方面 1 车速过快 2 跟前车的车距过小 3 司机的反应较迟缓 4 车的制动性能较差 1 反应距离 反应时间是指信息传达至驾驶员后到驾驶员根据信息作出有效反应动作的时间间隔 反应距离决定于反应时间和车的行驶速度 s反 vt反 2 刹车距离 刹车过程做匀减速运动 刹车距离的大小取决于车的初速 3 停车距离与安全距离 停车距离包含反应距离和刹车距离两部分 安全距离大于一定情况下的停车距离 例1 广深高速公路的最高车速限制为120km h 设某人驾车正以最高时速沿平直高速公路行驶 该车刹车时产生的加速度大小为5m s2 司机的反应时间为0 6 0 7s 请分析一下 应该如何计算行驶时的安全车距 解 当司机发现紧急情况后 在反应时间内 汽车仍以原来的速度做匀速直线运动 刹车后 汽车匀减速滑行 所以刹车过程中汽车先后做着两种不同的运动 行驶中的安全车距应等于两部分位移之和 其运动情况如图2 4 1所示 图2 4 1 为确保行车安全 反应时间应取0 7s计算 汽车原来的速度v0 120km h 33 3m s 在反应时间t1 0 7s内 汽车做匀速直 线运动的位移为 s1 v0t1 33 3 0 7m 23 3m 刹车后 汽车做匀减速直线运动 滑行距离为 所以行驶时的安全车距应为s s1 s2 23 3m 110 9m 134 2m 触类旁通 1 汽车在高速公路上行驶的速度为108km h 驾驶员突然发现前方发生交通事故 马上紧急刹车 但仍然发生交通事故 已知驾驶员的反应时间为0 6s 汽车的刹车加速度大小为6m s2 则驾驶员发现事故时 汽车离交通事故的距离s不大于多少 解 刹车后汽车做匀减速直线运动 但仍发生交通事故 说明驾驶员发现事故时 汽车离交通事故的距离小于刹车距离 汽车的反应距离s反 vt 30 0 6m 18m 汽车离交通事故的距离不大于s s反 s刹 18 75 m 93m 知识点2追及和相遇问题 上面我们分析汽车的行驶安全问题时 选取的是一种常见的简单情况 只需研究一辆汽车的运动情况就可以了 现实中许多事故发生在两辆都行驶着的汽车上 在这种情况下研究汽车行驶安全问题很复杂 需同时分析两辆车的运动情况 如何找出相关的物理量和临界条件呢 答案 解决的思路和方法可归结为 追及 和 相遇 问题 两个同向运动物体的运动情况称为追及问题 两个相向运动物体的运动情况称为相遇问题 追及和相遇问题的主要特征都相同 都是运动过程中两个物体同时到达同一位置 1 追及问题的两类情况 1 若后者能追上前者 追上时 两者处于同一位置 且后 者速度一定不小于前者速度 2 若追不上前者 则当后者速度与前者速度相等时 两者 相距最近 2 相遇问题的两类情况 1 同向运动的两物体追及并相遇 2 相向运动的物体 当各自发生的位移大小之和等于开始 时两物体间的距离时即相遇 3 分析追及和相遇问题的注意点 1 条件 两物体的速度相等时两物体间距离最大 最小 恰好追上或恰好追不上 2 两个关系 时间关系和位移关系 3 若被追赶的物体做匀减速运动 一定要注意追上前该物 体是否已经停止运动 例2 甲 乙两运动员在训练交接棒的过程中发现 甲经短距离加速后能保持9m s的速度跑完全程 乙从起跑后到接棒前的运动是匀加速的 为了确定乙起跑的时机 需在接力区前适当的位置设置标记 在某次练习中 甲在接力区前s0 13 5m处作了标记 并以v 9m s的速度跑到此标记时向乙发出起跑口令 乙在接力区的前端听到口令时起跑 并恰好在速度达到与甲相同时被甲追上 完成交接棒 已知接力区的长度l 20m 求 1 此次练习中乙在接棒前的加速度a 2 在完成交接棒时乙离接力区末端的距离 解 设甲从离接力区s0 13 5m处到赶上乙所用时间为t 乙从开始起跑到被甲追上 跑的路程为s 甲 乙二人所用时间相等 对甲 s0 s vt 由以上各式可解得 a 3m s2 t 3s s 13 5m完成交接棒时 乙离接力区末端的距离为l s 20m 13 5m 6 5m 触类旁通 2 2013年惠州东江中学期中 一辆值勤的警车停在公路边 当警员发现从他旁边以10m s的速度匀速行驶的货车严重超载时 决定前去追赶 经过5 5s后警车发动起来 并以2 5m s2的加速度做匀加速运动 但警车的行驶速度必须控制在90km h以内 问 1 警车发动后经过多长时间两车的速度相等 2 警车在追赶货车的过程中 两车间的最大距离是多少 3 警车发动后要多长时间才能追上货车 解 1 警车在追赶货车的过程中 当两车速度相等时 它们间的距离最大 设警车发动后经过t1时间两车的速度相等 则 所以两车间的最大距离 s s货 s警 75m 追及和相遇问题的处理 1 解追及 相遇问题的思路 1 根据对两物体运动过程的分析 画出两物体运动的示意 图 2 根据两物体的运动性质 分别列出两个物体的位移方 程 注意要将两物体运动时间的关系反映在方程中 3 由运动示意图找出两物体位移间的关联方程 2 解决追及 相遇问题的方法 物理分析法 即通过对物理情景和物理过程的分析 找到 临界状态和临界条件 然后结合运动学方程求解 数学方法 因为在匀变速运动的位移表达式中有时间的二次方 我们可以列出位移方程 利用二次函数求极值的方法求解 有时也可借助v t图象进行分析 例3 在水平轨道上有两列火车a和b相距x a车在后面做初速度为v0 加速度大小为2a的匀减速直线运动 而b车同时做初速度为零 加速度为a的匀加速直线运动 两车运动方向相同 要使两车不相撞 求a车的初速度v0满足的条件 解 要使两车不相撞 a车追上b车时其速度最多只能与b车相等 设a b两车从相距x到a车追上b车时 a车的位移为xa 末速度为va 所用时间为t b车的位移为xb 末速度为vb 运动过程如图2 4 2所示 现用四种方法解答如下 图2 4 2 解法一 分析法 利用位移公式 速度公式求解 解法三 图象法 利用速度 时间图象求解 先作a b两车的速度 时间图象 其图象如图2 4 3所示 图2 4 3设经过t时间两车刚好不相撞 则对a车有 va vt v0 2at对b车有vb vt at 经t时间两车发生的位移之差 即为原来两车间的距离x 它可用图中的阴影面积表示 由图象可知 所以要使两车不相撞 a的初速度v0满足的条件是 解法四 相对运动法 巧选参考系求解 触类旁通 3 为了安全 在高速公路上行驶的汽车之间应保持必要的距离 已知某段高速公路的最高限速v 108km h 假设前方车 辆突然停止 后面车辆司机从