素养提升⑥　生活、科技中的匀变速直线运动(STSE问题)

素养提升⑥生活、科技中的匀变速直线运动(STSE问题)一、交通情境【典例1】[车让人]在“车让人”交通安全活动中，交警部门要求汽车在斑马线前停车让人．以8m/s匀速行驶的汽车，当车头离斑马线8m时司机看到斑马线上有行人通过，已知该车刹车时最大加速度为5m/s2，驾驶员反应时间为s．若驾驶员看到斑马线上有行人时立即紧急刹车，则()A.汽车能保证车让人B.汽车通过的距离是mC.汽车运动的总时间是sD.在驾驶员反应时间内汽车通过的距离是1m【典例2】[酒驾]如图是《驾驶员守则》中的安全距离图示和部分安全距离表格，请根据表格计算：车速/(km·h－1)反应距离s/m刹车距离x/m停车距离L/m40101020601580A＝B＝C＝(1)如果驾驶员的反应时间一定，请在表格中填上A的数据；(2)如果路面情况相同，请在表格中填上B、C的数据；(3)如果路面情况相同，一名喝了酒的驾驶员发现前面50m处有一队学生正在横过马路，此时他的车速为72km/h，而他的反应时间比正常时慢了s，请问他能在50m内停下来吗？二、娱乐情境【典例3】[杂技]如图所示，杂技演员爬上高h＝9m的固定竖直竹竿，然后双腿夹紧竹竿倒立，头顶离地面高h′＝7m，演员通过双腿对竹竿的压力来控制身体的运动情况，首先演员匀加速下滑3m，速度达到v＝4m/s，然后匀减速下滑，当演员头顶刚接触地面时速度刚好减到零，求：(1)演员匀加速下滑时的加速度大小；(2)完成全程运动所需要的时间．三、科技前沿【典例4】[全力自动刹车]如图，装备了“全力自动刹车”安全系统的汽车，当车速v满足km/h≤v≤36km/h、且与前方行人之间的距离接近安全距离时，如果司机未采取制动措施，系统就会立即启动“全力自动刹车”，使汽车避免与行人相撞．若该车在不同路况下“全力自动刹车”的加速度取值范围是4～6m/s2，A．mB．mC．mD．m【典例5】[无人驾驶]湖北武汉发出首批无人驾驶汽车试运营牌照，这标志着智能网联汽车从测试走向商业化运营开启了破冰之旅，将逐渐驶入市民的生活．如图所示，无人驾驶汽车车头装有一个激光雷达，就像车辆的“鼻子”，随时“嗅”着前方80m范围内车辆和行人的“气息”．若无人驾驶汽车在某路段刹车时的加速度为m/s2，为不撞上前方静止的障碍物，汽车在该路段匀速行驶时的最大速度vmax是多少？解决STSE问题的方法在解决生活和生产中的实际问题时，(1)根据所描述的情景与匀变速直线运动相结合建构(2)根据运动过程的运动情况选取评价检测·素养达标——突出创新性素养达标1.质点从静止开始做匀加速直线运动，第3s内的位移是5m，则第1s末的速度为()A．2m/sB．m/sC．1m/sD．m/s2．如图所示，一辆正以8m/s的速度沿直线行驶的汽车，突然以1m/s2的加速度加速行驶，则汽车加速行驶18m时的速度为()A．8m/sB．12m/sC．10m/sD．14m/s3．某飞机着陆时的速度是60m/s，随后减速滑行，如果飞机的平均加速度大小是2m/s2.为了使飞机能够安全地停下来，则滑道的长度至少为()A．900mB．90mC．1800mD．180m4．(多选)质点做直线运动的v­t图像如图所示，规定向右为正方向，则该质点在前8s内的平均速度及质点运动的总路程为()A．总路程为2mB．平均速度为m/s，方向向左C．总路程为8mD．平均速度为1m/s，方向向左5．高速公路上，一辆大货车以20m/s的速度违规行驶在快速道上，另有一辆SUV小客车以32m/s的速度随其后并逐渐接近．大货车的制动性能较差，刹车时的加速度大小保持在4m/s2，而SUV小客车配备有ABS防抱死刹车系统，刹车时能使汽车的加速度大小保持在8m/s2.若前方大货车突然紧急刹车，SUV小客车司机的反应时间是s，为了避免发生追尾事故，轿车和卡车之间至少应保留多大的距离？素养提升⑥【典例1】【解析】驾驶员反应时间为t1＝0.2s，反应时间内汽车的位移为x1＝8m/s×0.2s＝1.6m，汽车刹车后的位移为x2＝v22a＝822×5m＝6.4m，刹车的时间t2＝va＝85s＝1.6s，则汽车通过的距离为x＝x1＋x2＝1.6m＋6.4m＝8m，汽车运动的总时间为t＝t1＋t2＝1.8s，故该汽车能保证车让人，故【答案】A【典例2】【解析】(1)反应时间为t＝s1v1＝10则A＝v3t＝803.6×0.9m＝(2)设汽车刹车时加速度大小为a，则根据运动学知识有：a＝v122x1＝4023.62×2×10则C＝A＋B＝60m.(3)驾驶员的反应距离为s′＝v′(t＋Δt)代入数据，得s′＝20m,刹车距离为x′＝v'2代入数值，得x′＝32.4mL′＝s′＋x′＝52.4m>50m故不能在50m内停下来．【答案】见解析【典例3】【解析】(1)设演员匀加速下滑时加速度大小为a1，下滑的高度为x1，则x1＝3m，由运动学公式有v2＝2a1x1，代入数据可得a1＝2.7m/s2.(2)设演员匀加速下滑时间为t1，匀减速下滑的加速度大小为a2，下滑时间为t2，下滑高度为x2，则由运动学公式可得，v＝a1t1，v2＝2a2x2，x2＝h′－x1＝7m－3m＝4m，v＝a2t2，t＝t1＋t2，联立以上各式，并代入数据得t＝3.5s【答案】(1)2.7m/s2(2)3.5s【典例4】【解析】由题意知，车速3.6km/h≤v≤36km/h即1m/s≤v≤10m/s，系统立即启动“全力自动刹车”的加速度大小约为4～6m/s2，最后末速度减为0，由推导公式v2＝2ax，可得x≤v22a＝1022×4m＝12.5m，A、【答案】D【典例5】【解析】无人驾驶汽车刹车时做匀减速直线运动，根据速度与位移的关系式，有0-vmax2故有vmax＝-2ax＝-2×-3.6×【答案】24m/s评价检测·素养达标1．解析：第3s内的位移为x3＝12a×(3s)2－12a×(2s)2＝5m，所以a＝2m/s2，故第1s末的速度为v＝at＝2m/s，故答案：A2．解析：由v2-v02＝2ax和v0＝8m/s、答案：C3．解析：根据匀变速直线运动的速度位移公式得：x＝0-v0答案：A4．解析：B对，D错：v­t图像中，图线与时间轴围成的面积表示位移，时间轴上方的面积表示正位移，下方的面积表示负位移，由图知，前8s内的总位移x＝3×22m－5×22m＝－2m，平均速度v＝xt＝－0.25m/s，负号表示方向向左．A错，C对：总路程为s＝答案：BC5．解析：反应时间里SUV的行驶距离：x1＝v1t0；若恰好发生追尾，则两车速度相等，有：v＝v1＋a1(t－0.5s)，