1、第五节匀变速直线运动与汽车安全行驶核心素养明目标：1物理观念：知道汽车刹车过程中的反应时间的概念，理解刹车距离，并能解释现实生活中的现象2科学思维：掌握汽车刹车的问题处理方法，并会计算推理，能解决相关物理问题3科学探究：能探究正常驾驶与酒后驾驶的刹车问题，学会交流与合作4科学态度与责任：体会实际生活与科学规律的密切联系，增强学生安全意识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
2、与刹车距离之和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(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()(4)一辆汽车以36 km/h的速度在公路上行驶，司机看见前面有障碍物立即以2.5 m/s2的加速度刹车，5 s后汽车的位移为20 m 考点1汽车行驶安全问题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，事故车辆行驶证核载1.5吨，实载10吨，严重超载引起后轮爆胎，车辆失控侧翻假设该车以54 km/h的速率匀速行
3、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2.5 m/s2(不超载时则为5 m/s2)请探究：(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？提示：(1)超载时：s1解s145 m(2)不超载时：s222.5 m归纳例证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：司机的反应、行动、心理素质、注意
4、力等是影响安全距离的主观因素司机必须反应敏捷，行动迅速，沉着冷静，注意力高度集中，具有良好的心理素质，不能酒后驾车，不能疲劳驾驶等(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【典例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24 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？思路点拨：反应时间内汽车做匀速直线运动，刹车为匀
5、减速直线运动解析依据题意，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s24 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若此司机是酒后驾驶，反应
6、时间总长为1.0 s是否会发生交通事故？解析酒后反应时间t1.0 s反应距离s1v1t12 m停车距离ss1s12 m14.4 m26.4 m24 m会发生交通事故答案见解析1一辆汽车在平直公路上行驶，刹车前速度大小为90 km/h，刹车时获得的加速度大小为10 m/s2，求：(1)汽车开始刹车后10 s内滑行的距离x0；(2)汽车从开始刹车到位移为30 m所经历的时间；(3)汽车静止前1 s内滑行的距离x解析(1)先求汽车从开始刹车到停下来所经历的时间t0，设汽车初速度方向为正方向由题意知，初速度v090 km/h25 m/s，末速度vt0由vtv0at0及a10 m/s2得t0 s2.5
7、s10 s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x0等于2.5 s内的位移大小，有以下两种解法解法1：根据位移公式得x0v0t0at m31.25 m解法2：根据vv2ax0得x0 m31.25 m(2)根据位移公式xv0tat2得t s解得t12 s，t23 s汽车总刹车时间t02.5 s，很显然，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内的位移大小即所求，故xat21012 m5 m答案(1)31.25 m(2)2 s(3)5 m 考
8、点2追及、相遇问题甲、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vt图像请探究：(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？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，当两车速度相等时，两车的距离xmin20 m100 m所以若不相撞，两车距离应大于100 m归纳例证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
9、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v1v22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【典例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
10、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？说明理由思路点拨：当两列火车速度相同时，是一个临界点，看这时能不能相撞解析由题意可知，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车的位移为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
11、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
12、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图像如图所示，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vat2所以t29.6 s最大间距sms0v t2at1 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
13、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图像如图所示，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s甲2 m，s乙6 m，而3
14、s末两质点相遇，故甲出发前应在乙前方4 m，故D正确3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 s B4 sC5 sD6 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，A正确4(新情境题：以“礼让行人”为背景考查刹车问题)(多选)对于如图所示的情境，交通法规定“车让人”，否则驾驶员将受到处罚若以8 m/s的速度匀速行驶的汽车即将通过路口，此时有行人正在过人行横道，汽车的前端与停车线的距离为8 m，该车刹车制动时的加速度大小为
15、5 m/s2下列说法正确的是 ()A若此时立即刹车制动，则至少需1.6 s汽车才能停止B若在距停车线6 m处才开始刹车制动，则汽车前端恰能止于停车线处C若经0.2 s后才开始刹车制动，则汽车前端恰能止于停车线处D若经0.4 s后才开始刹车制动，则汽车前端恰能止于停车线处AC汽车的初速度大小为v08 m/s，刹车时加速度大小为a5 m/s2，由匀变速直线运动规律可知，汽车停车时间最短为t1.6 s，A项正确；由速度与位移的关系可知，汽车的刹车距离x6.4 m，B项错误；要使汽车停止时前端刚好在停车线处，汽车匀速运动距离为x(86.4) m1.6m，所以汽车匀速运动时间t0.2 s，C项正确，D项错误回归本节知识，自我完成以下问题：1刹车时，汽车司机在反应时间内做什么运动？提示：匀速直线运动2刹车距离和停车距离有什么不同？提示：停车距离刹车距离反应距离3分析追及相遇类问题时，主要哪三个问题？提示：时间关系，位移关系和速度关系
