2022-2023年粤教版(2019)新教材高中物理必修1 第2章匀变速直线运动第5节匀变速直线运动与汽车安全行驶课件

第五节匀变速直线运动与汽车安全行驶第二章必备知识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.想一想我们将汽车的启动过程、行驶过程和刹车过程分别简化为什么样的运动模型?要点提示

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.自我检测1.正误判断,判断结果为错误的小题请说明原因.(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.(

)答案

√(2)刹车距离指汽车从刹车开始减速行驶到停止所走过的距离.(

)答案

√(3)停车距离应大于安全距离.(

)解析

停车距离应不大于安全距离.答案

×(4)酒后驾驶,会增大停车距离.(

)答案

√2.矿井提升机可以运输矿井中的人和物.某一矿井深度为80m,提升机运行最大速度为8m/s,加速度大小不超过1m/s2.某次提升机运送矿物时,所用的时间为最短时间,且运行到矿井井口时速度为0,则对此次提升机运送矿物的过程,下列说法正确的是(

)A.提升机加速至最大速度后立即减速B.提升机运行的总时间为18sC.提升机加速时间和减速时间均为6sD.提升机加速阶段运行的位移为64m答案

B3.(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一位置时,下列说法正确的是(

)A.两质点速度相等B.A与B在这段时间内的平均速度相等C.A的速度是B速度的2倍D.A与B的位移相等解析

再次相遇时两质点位移相等,设时间为t,B质点速度为v,则vt=at2,得2v=at,即A质点的末速度为B质点速度的2倍,选项B、C、D正确.答案

BCD探究一汽车行驶安全问题情境探究一载有十几吨小麦的货车在高速公路上发生侧翻事故,后经调查,事故车辆核载1.5t,实载10t,严重超载引起后轮爆胎,车辆失控侧翻.假设该车以54km/h的速率匀速行驶,发现障碍物时司机刹车,货车立即做匀减速直线运动,加速度的大小为2.5m/s2(不超载时为5m/s2).思考并探究下面的问题:(1)汽车超载时刹车距离是多大?(2)汽车不超载时刹车距离又是多大?知识点拨1.反应距离=车速×反应时间,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s=,大小取决于初速度v0和刹车的加速度a.3.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.实例引导例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40km/h.有一辆车发现前面24m处发生交通事故紧急刹车,紧急刹车产生的最大加速度为5m/s2,反应时间为t=0.6s.经测量,路面刹车痕迹为s=14.4m,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.所以该汽车违章驾驶.在反应时间内匀速行驶的位移s1=v0t=12×0.6

m=7.2

m,停车距离Δs=s1+s=7.2

m+14.4

m=21.6

m由于Δs<24

m,所以该车不存在安全问题,不会发生交通事故.答案

见解析

规律方法解决行驶安全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

=2as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.变式训练1一辆汽车在平直公路上行驶,刹车前速度大小为90km/h,刹车时获得的加速度大小为10m/s2,求:(1)汽车开始刹车后10s内滑行的距离x0;(2)汽车从开始刹车到位移为30m所经历的时间;(3)汽车静止前1s内滑行的距离x'.解析

(1)设汽车从开始刹车到停下来所经历的时间为t0,取汽车初速度方向为正方向.由题意知,初速度v0=90

km/h=25

m/s,末速度vt=0由vt=v0+at0及a=-10

m/s2得说明汽车刹车后经过2.5

s停下来,因此汽车开始刹车后10

s内滑行的距离等于2.5

s内的位移大小.解得t1=2

s,t2=3

s汽车总刹车时间t0=2.5

s,故t2不合题意,应舍去.(3)把汽车减速到速度为零的过程看作初速度为零的匀加速直线运动的逆过程,则汽车以10

m/s2的加速度做初速度为零的匀加速直线运动,在第1

s内的位移大小答案

(1)31.25m

(2)2s

(3)5m探究二追及、相遇问题情境探究甲、乙两汽车在一条平直的单行道上,乙在前,甲在后同向行驶.某时刻两车司机同时听到前方有事故发生的警笛提示,同时开始刹车,结果两辆车发生了碰撞.如图所示为两辆车刹车后若恰好不相撞的v-t图像.思考并探究下面的问题:(1)甲与乙如果相撞,相撞时v甲一定大于v乙对吗?(2)若两车不相撞,两车距离应多大?要点提示

(1)对,因甲在后乙在前,相撞时必有v甲>v乙.(2)由图像知,两车不相撞的最小距离Δsmin=()×20

m=100

m,所以若两车不相撞,两车距离应大于100

m.知识点拨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.时间、空间

(2)追及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.

切入点

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.相同时刻、相同位置

共速

实例引导例2(多选)汽车A和汽车B(均可视为质点)在平直的公路上沿两平行车道同向行驶,A车在后(如图甲所示).以某时刻作为计时起点,此时两车相距s0=12m.汽车A运动的s-t图像如图乙所示,汽车B运动的v-t图像如图丙所示.下列说法正确的是(

)A.汽车A由静止开始做匀加速直线运动B.汽车B在0~6s内的位移大小为24mC.在t=1s时,两车相距最远,且最远距离为16mD.若t=1s时,A车紧急制动(视为匀变速),要使A车追不上B车,则A车的加速度大小应大于m/s2答案

BD规律方法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)图像法:将两者的速度—时间图像在同一坐标系中画出,然后利用图像求解.(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Δ>0,即有两个解,说明可以相遇两次;若Δ=0,说明刚好追上或相遇;若Δ<0,说明追不上或不能相遇.变式训练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25m/s做匀速直线运动,追赶前方以15m/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1000m,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?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,于是有at2=v,(2)设从开始经过t时间摩托车追上卡车,则有s1+vm(t-t1)=s0+vt解得t=120

s.答案

(1)1072m

(2)120s随堂检测1.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30m,该车辆的刹车加速度大小是15m/s2,该路段限速为60km/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60km/h答案

A2.甲、乙两质点在一直线上做匀加速直线运动的v-t图像如图所示,在3s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2m B.乙在甲之前2mC.乙在甲之前4m D.甲在乙之前4m解析

在v-t图像中图线与时间轴所围面积即为该段时间内的位移.由图像知,前3

s内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

m,D正确.答案

D3.某处安装了一台固定雷达测速仪,可以准确抓拍超速车辆以及测量运动车辆的加速度.一辆汽车正从A点迎面驶向测速仪B,