2019_2020学年高中物理第2章探究匀变速直线运动规律第4节匀变速直线运动与汽车行驶安全学案粤教版.docx

第四节匀变速直线运动与汽车行驶安全学 习 目 标知 识 脉 络1.了解机动车安全驾驶法规2.理解匀变速直线运动的规律，会分析简单的匀变速直线运动问题3.了解汽车行驶的安全问题，能正确分析刹车类问题(重点)4.了解分析解决简单的追及和相遇问题(难点) 汽车行驶安全问题1汽车运动模型汽车运动模型是将汽车的启动过程、行驶过程和刹车过程分别简化为匀加速直线运动、匀速直线运动和匀减速直线运动这只是实际情形的一种简化，是理想化模型，其他交通工具如火车、飞机、摩托车也可以做类似简化处理2汽车行驶安全问题(1)反应距离：在汽车行驶中，驾驶员发现前方有危险时，需先经过一段反应时间后，才能做出制动动作，在反应时间内汽车以原来的速度匀速行驶，驶过的距离叫作反应距离(2)刹车距离：从制动刹车开始，到汽车完全停下来，汽车做匀减速直线运动，所通过的距离叫作刹车距离(3)停车距离：反应距离和刹车距离之和1思考判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)反应距离的大小取决于反应时间的长短和汽车速度的大小()(2)刹车距离指从制动刹车开始汽车减速行驶到停止所走过的距离()(3)停车距离应大于安全距离()2(多选)A与B两个质点沿同一方向运动，A做初速度为零的匀加速直线运动，B做匀速直线运动开始计时时，A、B位于同一位置，则当它们再次位于同位置时，下列说法正确的是()A两质点速度相等BA与B在这段时间内的平均速度相等CA的速度是B速度的2倍DA与B的位移相等BCD再次相遇时两者位移相等，设时间为t，B车速度为v则vtat2，得2vat，即A车的末速度为B车末速度的2倍汽车行驶安全问题1.反应距离s1车速v0反应时间t.(其中反应时间是从发现情况到采取相应行动经过的时间)在车速一定的情况下，反应越快即反应时间越短越安全2刹车距离：刹车过程做匀减速直线运动，其刹车距离s2，大小取决于初速度v0和刹车的加速度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(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【例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20 m处发生交通事故紧急刹车，紧急刹车产生的最大加速度为5 m/s2，反应时间为t0.6 s经测量，路面刹车痕迹为s14.4 m该汽车是否违章驾驶？是否会有安全问题？解析：依据题意，可画出运动示意图刹车痕迹长度即为刹车距离，由vv2as得汽车刹车前的速度v0 m/s12 m/s43.2 km/h40 km/h.所以该汽车违章驾驶在反应时间内匀速行驶的位移s1v0t120.6 m7.2 m，停车距离ss1s7.2 m14.4 m21.6 m由于s20 m，所以该车存在安全问题，会发生交通事故答案：见解析解决此类问题比较理想的方法(1)画出刹车过程草图，找出每一段的位移关系(2)刹车时借助a，用公式vv2as而避开刹车时间的求解，比较方便，公式选取要灵活(3)可采用逆向思维法，即把运动倒过来看成是初速度为零的匀加速直线运动1一货车严重超载后的总质量为50 t，以54 km/h的速率匀速行驶，发现红灯时司机刹车，货车立即做匀减速直线运动，加速度的大小为2.5 m/s2，不超载时则为5 m/s2.(1)若前方无阻挡，从刹车到停下来此货车在超载及不超载时分别前进多远？(2)在一小学附近，限速为36 km/h，若该货车不超载，仍以54 km/h的速率匀速行驶，看见正前方有一小孩后立即刹车到停止，幸运的是没有发生车祸，货车比不超速行驶至少多前进了多远？解析：(1)货车刹车时的初速度v15 m/s，末速度为0，加速度分别为2.5 m/s2和5 m/s2，根据速度位移公式得s，代入数据解得超载时位移为s145 m，不超载时位移为s222.5 m.(2)不超速行驶刹车后运动的最大距离为s310 m货车比不超速行驶至少多前进了xs2s312.5 m答案：(1)45 m22.5 m(2)12.5 m追及、相遇问题1.追及问题(1)追及的特点：两个物体在同一时刻到达同一位置(2)追及问题满足的两个关系时间关系：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位移关系：s2s0s1，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v1v2.2相遇问题(1)特点：在同一时刻两物体处于同一位置(2)条件：同向运动的物体追上即相遇；相向运动的物体，各自发生的位移的绝对值之和等于开始时两物体之间的距离时即相遇(3)临界状态：避免相碰撞的临界状态是两个物体处于相同的位置时，两者的相对速度为零【例2】A、B两列火车在同一轨道上同向行驶，A车在前，其速度vA10 m/s，B车在后，其速度为vB30 m/s.因大雾能见度低，B车在距A车700 m时才发现前方有A车，这时B车立即刹车，但要经过1 800 m B车才能停止问A车若按原速度前进，两车是否会相撞？说明理由解析：由题意可知，两车不相撞的速度临界条件是B车减速到与A车的速度相等时未相撞aB0.25 m/s2B车减速至vA10 m/s的时间t80 s，在这段时间内A车的位移sAvAt800 m，这段时间内B车的位移为sBvBt1 600 m两车的位移关系：sB1 600 msAs01 500 m所以A、B两车在速度相同之前已经相撞答案：见解析解决追及与相遇问题的常用方法(1)物理分析法抓住“两物体能否同时到达空间某位置”这一关键，认真审题，挖掘题中的隐含条件，在头脑中建立起一幅物体运动关系的图景，并画出运动情况示意图，找出位移关系(2)图象法：将两者的速度时间图象在同一坐标系中画出，然后利用图象求解(3)数学分析法：设从开始至相遇时间为t，根据条件列方程，得到关于t的一元二次方程，用判别式进行讨论，若0，即有两个解，说明可以相遇两次；若0，说明刚好追上或相遇；若0，说明追不上或不能相碰2摩托车先由静止开始以 m/s2的加速度做匀加速直线运动，之后以最大行驶速度25 m/s做匀速直线运动，追赶前方以15 m/s的速度同向匀速行驶的卡车已知摩托车开始运动时与卡车的距离为1 000 m，则：(1)追上卡车前两车相隔的最大距离是多少？(2)摩托车经过多少时间才能追上卡车？解析：(1)由题意作出两车的vt图象如图所示，摩托车做匀加速运动的最长时间t116 s.位移s1200 ms01 000 m所以摩托车在达到最大速度之前没有追上卡车，则追上卡车前两车速度相等时间距最大设从开始经过t2时间速度相等，最大间距为sm，于是有at2v所以t29.6 s最大间距sms0vt2at1 000 m159.6 m9.62 m1 072 m.(2)设从开始经过t时间摩托车追上卡车，则有s1vm(tt1)s0vt，解得t120 s.答案：(1)1 072 m(2)120 s1在一次交通事故中，交通警察测量出肇事车辆的刹车痕迹是30 m，该车辆的刹车加速度大小是15 m/s2，该路段限速为60 km/h，则该车()A超速B不超速C是否超速无法判断D行驶速度刚好是60 km/hA该车辆的末速度为零，由v2v2ax，可计算出初速度v0 m/s30 m/s108 km/h，该车超速，选项A正确2甲、乙两质点在一直线上做匀加速直线运动的vt图象如图所示，在3 s末两质点在途中相遇，两质点出发点间的距离是()A甲在乙之前2 mB乙在甲之前2 mC乙在甲之前4 mD甲在乙之前4 mD在vt图象中图线与时间轴所围面积即为该段时间内的位移由图象知s甲2 m，s乙6 m，而3 s末两车相遇，故甲出发前应在乙前方4 m3汽车以20 m/s的速度做匀速直线运动，某时刻关闭发动机而做匀减速直线运动，加速度大小为5 m/s2，则它关闭发动机后通过37.5 m所需时间为()A3 sB4 sC5 s D6 sA由位移公式得：sv0tat2，解得t13 s，t25 s，因为汽车经t04 s停止，故t25 s舍去，应选A.4某一长直的赛道上，有一辆F1赛车，前方200 m处有一安全车正以10 m/s的速度匀速前进，这时赛车从静止出发以2 m/s2的加速度匀加速追赶试求：(1)赛车出发3 s末的瞬时速度大小(2)赛车经多长时间追上安全车？追上之前与安全车最远相距多远？解析：(1)赛车3 s末