第五節(jié) 勻變速直線運(yùn)動(dòng)與汽車安全行駛

第五節(jié)勻變速直線運(yùn)動(dòng)與汽車安全行駛核心素養(yǎng)導(dǎo)學(xué)物理觀念(1)知道什么是停車距離、剎車距離和反應(yīng)距離。(2)知道反應(yīng)時(shí)間內(nèi)汽車運(yùn)動(dòng)的規(guī)律?？茖W(xué)思維畫出汽車運(yùn)動(dòng)示意圖，分析汽車運(yùn)動(dòng)規(guī)律及安全行駛問題?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任運(yùn)用所學(xué)的物理知識解決汽車剎車問題和追及相遇問題。汽車安全行駛1．反應(yīng)時(shí)間：從司機(jī)意識到應(yīng)該停車至操作_____的時(shí)間。2．反應(yīng)距離：汽車在______時(shí)間內(nèi)行駛的距離。3．剎車距離：汽車從開始剎車到_______過程中行駛的距離。4．停車距離：反應(yīng)距離與剎車距離之和。剎車反應(yīng)停止發(fā)生交通事故時(shí)，交警測量剎車距離的目的是什么？這樣做的物理原理是什么？提示：交警可以根據(jù)剎車距離估算出汽車的速度，從而判斷汽車是否超速。新知學(xué)習(xí)(一)|汽車行駛安全問題[任務(wù)驅(qū)動(dòng)]我國道路交通管理?xiàng)l例明確規(guī)定：嚴(yán)禁酒后開車！你知道這其中的道理嗎？提示：駕駛員飲酒后反應(yīng)時(shí)間延長，導(dǎo)致停車距離增加，增加了交通安全隱患。

[典例體驗(yàn)][典例]一輛汽車剎車前速度為90km/h，剎車時(shí)獲得的加速度大小為10m/s2，求：(1)汽車開始剎車后10s內(nèi)滑行的距離s0；(2)從開始剎車到汽車位移為30m所經(jīng)歷的時(shí)間t；(3)汽車靜止前1s內(nèi)滑行的距離s′。[答案]

(1)31.25m

(2)2s

(3)5m/方法技巧/在分析汽車剎車這類運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)先計(jì)算出速度減小到零所用的時(shí)間t0，再與題中所給的時(shí)間t進(jìn)行比較。(1)如果t0<t，則不能用題目所給的時(shí)間t計(jì)算位移，應(yīng)按汽車停下來所經(jīng)歷的時(shí)間t0進(jìn)行計(jì)算。(2)如果t0>t，說明t時(shí)刻運(yùn)動(dòng)還沒有停止，則可以應(yīng)用題目所給的時(shí)間t直接求解位移。(3)可以將汽車減速到零的運(yùn)動(dòng)反過來看成初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，從而使有關(guān)問題的解答更簡便。[針對訓(xùn)練]1．在“車讓人”交通安全活動(dòng)中，交警部門要求汽車在斑馬線前停

車讓人。以8m/s勻速行駛的汽車，當(dāng)車頭離斑馬線8m時(shí)司機(jī)看

到斑馬線上有行人通過，已知該車剎車時(shí)最大加速度為5m/s2，駕駛員反應(yīng)時(shí)間為0.2s。若駕駛員看到斑馬線上有行人時(shí)立即緊急剎車，則

(

)A．汽車能保證車讓人B．汽車通過的距離是6.4mC．汽車運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間是1.6sD．在駕駛員反應(yīng)時(shí)間內(nèi)汽車通過的距離是1m答案：A2．(2022·廣東1月學(xué)考)高速行車應(yīng)注意保持安全行車距離。一輛小轎車剎車時(shí)的最大制動(dòng)加速度為6m/s2，當(dāng)某駕駛員駕駛該車在高速公路上行駛時(shí)，其車速為108km/h，若該駕駛員從意識到應(yīng)該停車到踩下剎車的制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間為1.5s，則他在行駛時(shí)與前車的距離至少應(yīng)為

(

)A．60m B．90mC．120m D．150m答案：C

新知學(xué)習(xí)(二)|追及、相遇問題[重點(diǎn)釋解]1．追及相遇問題中的兩個(gè)關(guān)系和一個(gè)條件(1)兩個(gè)關(guān)系：即時(shí)間關(guān)系和位移關(guān)系，這兩個(gè)關(guān)系可通過畫運(yùn)動(dòng)示意圖得到。(2)一個(gè)條件：即兩者速度相等，它往往是物體間能否追上、追不上或(兩者)距離最大、最小的臨界條件，也是分析判斷的切入點(diǎn)。2．追及相遇問題的兩種常見情況(1)低速物體追高速物體：甲以速度v1做勻速直線運(yùn)動(dòng)，乙以加速度a做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。

①當(dāng)兩物體速度相同時(shí)，相距最遠(yuǎn)。

②當(dāng)兩物體位移相同時(shí)，相遇。(2)高速物體追低速物體：甲以速度v1、加速度a做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，乙以速度v2做勻速直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)兩物體速度相同時(shí)①如s甲＝s乙＋s0，恰好追上。②如s甲>s乙＋s0，追上。③如s甲<s乙＋s0，追不上，兩物體有最小距離Δsmin＝s乙＋s0－s甲。3．追及問題中五種常見的物理模型追及類型圖像描述相關(guān)結(jié)論勻加速追勻速設(shè)x0為開始時(shí)兩物體間的距離，則應(yīng)有下面結(jié)論：①t＝t0以前，后面物體與前面物體間的距離增大②t＝t0時(shí)，兩物體相距最遠(yuǎn)，為x0＋Δx③t＝t0以后，后面物體與前面物體間的距離減?、芤欢茏飞锨抑荒芟嘤鲆淮蝿蛩僮穭驕p速勻減速追勻速設(shè)x0為開始時(shí)兩物體間的距離，開始追及時(shí)，后面物體與前面物體間的距離在減小，當(dāng)兩物體速度相等時(shí)，即t＝t0時(shí)：①若Δx＝x0，則恰好能追上，兩物體只能相遇一次，這也是避免相撞的臨界條件②若Δx<x0，則不能追上，此時(shí)兩物體間距離最小，為x0－Δx③若Δx>x0，則相遇兩次，設(shè)t1時(shí)刻兩物體第一次相遇，則t2＝2t0－t1時(shí)刻兩物體第二次相遇勻速追勻加速勻減速追勻加速續(xù)表[典例體驗(yàn)][典例]

(2022·東莞高一檢測)一輛汽車以3m/s2的加速度開始啟動(dòng)的瞬間，一輛以6m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)的自行車恰好從汽車的旁邊通過。試求：(1)汽車在追上自行車前與自行車相距最遠(yuǎn)時(shí)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間以及此時(shí)兩者間的距離。(2)汽車追上自行車所用時(shí)間和追上自行車時(shí)汽車的瞬時(shí)速度。[答案]

(1)2s

6m

(2)4s

12m/s/方法技巧/求解追及相遇問題的三種常用方法運(yùn)動(dòng)情景法審明題意、挖掘題中的隱含條件，建立兩物體運(yùn)動(dòng)的情景并畫出示意圖，找出兩物體的位移、速度及時(shí)間關(guān)系，選擇公式列方程求解數(shù)學(xué)函數(shù)法設(shè)兩物體在t時(shí)刻相遇，然后根據(jù)位移關(guān)系列出關(guān)于t的方程f(t)＝0，若方程f(t)＝0無正實(shí)數(shù)解，則說明這兩個(gè)物體不可能相遇；若方程f(t)＝0存在正實(shí)數(shù)解，說明這兩個(gè)物體能相遇圖像法①若用x-t圖像求解，分別作出兩物體的x-t圖像，如果兩物體的位移—時(shí)間圖線相交，則說明兩物體相遇；②若用v-t圖像求解，則注意比較圖線與時(shí)間軸所圍成圖形的面積[針對訓(xùn)練]1．甲、乙兩車同時(shí)同地出發(fā)，在同一平直公路上行駛，其運(yùn)動(dòng)的

x-t圖像如圖所示，其中乙車的x-t圖像為拋物線。則乙車追上甲

車前兩車間的最大距離是

(

)A．15m

B．20mC．25m D．50m解析：將x-t圖像轉(zhuǎn)化為v-t圖像，如圖所示，5s末相遇，由“面積”相等知，2.5s末兩車共速。兩車共速時(shí)相距最遠(yuǎn)。所以最大距離等于陰影面積，即為25m，C正確。答案：C2．(2022·廣州高一檢測)一步行者以6.0m/s的速度跑去追趕被紅燈阻停的公共汽車，在跑到距公共汽車25m處時(shí)，綠燈亮了，公共汽車以1.0m/s2

的加速度勻加速啟動(dòng)前進(jìn)，則

(

)A．人能追上公共汽車，追趕過程中人跑了36mB．人不能追上公共汽車，人、公共汽車最近距離為7mC．人能追上公共汽車，追上公共汽車前人共跑了43mD．人不能追上公共汽車，且公共汽車開動(dòng)后，人、公共汽車距離越來越遠(yuǎn)答案：B

一、好素材分享——看其他教材如何落實(shí)核心素養(yǎng)

科學(xué)思維——行駛安全分析1．(選自魯科版新教材章末練習(xí))當(dāng)能見度(觀察者與能看見的最遠(yuǎn)目標(biāo)間的距離)較低時(shí)，駕駛員應(yīng)低速駕駛汽車。如果某人在能見度為30m的大霧天開車，其反應(yīng)時(shí)間為1s，該汽車在濕滑路面剎車時(shí)能產(chǎn)生的最大加速度大小為1m/s2，為安全駛離高速公路，汽車行駛的最大速度是多少？請查看相關(guān)文件，確認(rèn)這個(gè)結(jié)果是否超過相關(guān)交通法規(guī)的規(guī)定值。答案：24.48km/h符合相關(guān)法規(guī)規(guī)定

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任——汽車通過ETC通道2．(選自人教版新教材章末練習(xí)改編)ETC是高速公路上不停車電子收費(fèi)系統(tǒng)的簡稱。如圖所示，汽車以15m/s的速度行駛，如果過人工收費(fèi)通道，需要在收費(fèi)站中心線處減速至0，經(jīng)過20s繳費(fèi)后，再加速至15m/s行駛；如果過ETC通道，需要在中心線前方10m處減速至5m/s，勻速到達(dá)中心線后，再加速至15m/s行駛。設(shè)汽車加速和減速的加速度大小均為1m/s2，求汽車通過ETC通道比通過人工收費(fèi)通道節(jié)約多少時(shí)間。解析：過人工收費(fèi)通道時(shí)，由題意可知，減速過程0＝v0－at減

①加速過程v0＝0＋at加

②總時(shí)間為t總＝t減＋t加＋t繳

③聯(lián)立①～③解得t總＝50s減速過程0－v02＝－2ax減

④加速過程v02－0＝2ax加

⑤總路程x總＝x加＋x減

⑥聯(lián)立④～⑥解得x總＝225m答案：27s二、新題目精選——品立意深處所蘊(yùn)含的核心價(jià)值1．因霧霾天氣，能見度不足20m。在這樣的惡劣天氣中，甲、乙

兩汽車在一條平直的公路上行駛，當(dāng)甲、乙兩車恰好并排行駛

時(shí)，甲、乙兩車司機(jī)聽到前方有事故發(fā)生的警笛提示，同時(shí)開

始剎車，直到減速為0，甲、乙兩車剎車時(shí)的v-t圖像如圖所示，則

(

)A．甲車減速的加速度為0.5m/s2B．甲車減速的加速度比乙車減速的加速度大0.75m/s2C．減速過程中甲、乙兩車間的最大距離為100mD．減速過程中甲、乙兩車間的最大距離為87.5m答案：C

2．一輛警車在某路口停車執(zhí)勤，忽然發(fā)現(xiàn)前方50m處有一