1、2.4 匀变速直线运动与汽车行驶安全【学习目标】1、知识与技能 （1）掌握匀变速直线运动的速度、位移公式。 （2）能理解公式 的推导方法，并应用它进行相关计算。 2、过程与方法 通过解决实际问题，培养运用物理规律对实际生活中的现象进行合理分析、解决问题和实际分析结果的能力。 3、情感态度与价值观 （1）通过汽车行驶安全与物理学规律关系的探讨，理解物理与社会的关系。 （2）通过活动获得成功的愉悦，培养参与物理学习活动的兴趣，提高学习的自信心。 【学习重点】1、汽车行使安全的因素 2、解决汽车行使安全的问题 3、对匀变速直线运动的应用 【知识要点】停车距离：由反应距离和刹车距离组成。停车距离反应距
2、离刹车距离汽车在反应距离做匀速直线运动反应距离匀速直线运动：S=Vot , 反应距离跟反应时间和汽车行驶的速度有关系汽车在刹车距离做匀减速直线运动刹车距离匀减速直线运动：S=Vot1/2at2,刹车距离跟汽车的初速度（行驶速度）、刹车的加速度、刹车所用的时间有关系在驾驶员守则中规定不得酒后驾车，用药后驾车，因为驾驶员喝酒后或者是用药后反应较慢，反应时间增长，增加了汽车停车时的反应距离，因此，驾驶员不得酒后驾车，用药后驾车。【典型例题】例1： 汽车在高速公路上行驶的速度为108kmh,若驾驶员发现前方70m处发生了交通事故、马上紧急刹车,汽车以恒定的加速度经过4s才停下来,问汽车是否会有安全问题
3、？解:选汽车初速度方向为正方向,其加速度为a=(vt-vo)/t=(0-30)/4 m/s2=-7.5 m/s2汽车由刹车到停止所经过的位移为s=vot+at2/2=304+(-7.542)/2 m=60 m由于前方距离有70m汽车经过60m就已停下来,所以不会有安全问题.讨论二: 例1解题是否严密上题中汽车刹车后经4s停下来,试问如果驾驶员从发现事故到汽车停下来是否也是4s人对周围发生的事情、都需要一段时间来作出反应、从人发现情况到采取行动所经历的时间,称为反应时间. (答案:汽车先做匀速直线运动,后做匀减速直线运动)例2： 上题中驾驶员的反应时间是0.5s该汽车有安全问题吗汽车在前后两个运
4、动过程中的位移各是多少请同学们计算一下.(答案:匀速直线运动位移S =Vt=(300.5)m =15m匀减速直线运动位移同上,为60m,汽车运动总位移为75m,所以有安全问题.)讨论三:为什么不允许酒后开车(服用某些感冒药后,或老年人、或处于疲劳状态下都不易开车)教师指导学生阅读课本:在通常情况下,驾驶者的反应时间与其注意力集中程度,驾驶经验和体力状态有关,平均约为0.51.5s驾驶员酒后的反应时间则至少会增加23倍.例3 上题中若驾驶员酒后开车,反应时间为1.5s,上述汽车是否有安全问题此题与例2同类型,所以由思维反应较慢的同学回答解:匀速直线运动位移S =Vt=(301.5)m= 45m匀
5、减速直线运动位移60m,总位移105m,汽车有安全问题.服用某些感冒药后,或老年人、或处于疲劳状态都会延长反应时间,所以都不宜开车.讨论四: 为什么不允许超速根据不同的道路或道路周边环境、对行驶车辆都有一个最高速度限制,不允许超速.请同学们通过计算,将结果填写在下列表格中、就会明白汽车为什么不允许超速.例4:驾驶员守则中安全距离表格车速 40 km/h反应距离 10 m刹车距离 10 m总位移 20 m假定汽车在两种不同速度情况下,驾驶员的反应时间相同、汽车刹车时加速度相同、请将表格中的A,B,C,D 四个空填上.分析:反应距离,由匀速直线运动公式S =Vt,当时间相同、位移与速度成正比.车速
6、80kmh,反应距离20m; 则车速40kmh,反应距离A=10m .刹车距离,在已知初速度,末速度,加速度的情况下,可以用推论Vt2-V02=2as , 因为末速度为零,所以S = -V02/2a ,当加速度相同、位移与初速度平方成正比;车速40kmh,刹车距离10 m,则车速80kmh,刹车距离B = 40m.反应距离和刹车距离之和等于总位移C = 20m D = 60m由以上数据可以看出、车速越大总位移越大,所以行车不要超速.【规律总结】利用匀变速直线运动规律处理实际问题实际就是对公式的变形应用在处理司机刹车问题时，注意反应，时间汽车的运动实际是先经过一段匀速直线运动，后做匀减速直线运动
7、在处理追赶和相遇问题时，注意抓住运动的位移关系、速度关系（速度相等时，间距最大或最小）及时间关系（同时出发，时间相同；先后出发，存在时间差）【当堂反馈】题1图100mA1运动会上，运动员在标准400m跑道的第一道上比赛，从如图所示的A点起跑，逆时针运动，按规定跑完1 500m，则运动员的位移的大小是：A100 B1 500 C0 D200/2.以下说法正确的是： ( )(A) 某时刻速度大，加速度一定大； (B)加速度大，速度增量一定大；(C)速度逐渐减小，加速度不一定减小； (D)某时刻速度为零，加速度一定为零。3.短跑运动员中在100m竞赛中,测得7s末的速度为9 ms,10s末到达终点时
8、的速度为10.2, ms,则运动员在全程内的平均速度为( ).(A)9 ms (B)9.6 ms(C)10 ms (D)10.2ms4.甲、乙两辆汽车速度相等，在同时制动后，设均做匀减速运动，甲经3s停止，共前进了36m，乙经1.5s停止，乙车前进的距离为（ ）（A）9m （B）18m （C）36m （D）27m5一石块从楼房阳台边缘向下做自由落体运动到达地面，把它在空中运动的时间分为相等的三段，如果它在第一段时间内的位移是1.2m，那么它在第三段时间内的位移是：A1.2m B3.6m C6.0m D10.8mAs/mt/s248264O题3图10-2-4v(m/s)t/s128264O10-
9、1-2v(m/s)t/s128264O10-1-2v(m/s)t/s128264O10-1-2v(m/s)t/s128264O10-1-2BCD6一质点的位移时间关系如图所示，能正确表示该质点的速度时间关系图象的是： 7.一质点做匀加速直线运动， 第三秒内的位移2m, 第四秒内的位移是2.5m, 那么可以知道( )(A) 这两秒内平均速度是2.25m/s(B) 第三秒末即时速度是2.25m/s(C) 质点的加速度是0.125m/s2(D) 质点的加速度是0.5m/s2题8图8甲、乙二人同时从同一地点出发，向同一方向做直线运动，出发时刻为t=0时刻，二者的速度一时间图象如图所示，则下列说法中正确
10、的是：At=l0s时，甲追上乙B甲作匀加速运动，加速度为0.5m/s2 Ct=l0s时，甲和乙的速度相等D10s之前乙在甲的前面，l0s之后甲在乙的前面9.物体以某一初速度竖直向上抛出，经过5秒速度大小为20m/s，则初速度大小为（ ）（A）20m/s （B）30m/s（C）70m/s （D）80m/s10. 一物体做匀变速直线运动，某时刻的速度大小为2m/s，l s后速度的大小变为8m/s，在这l s内该物体的：A位移的大小可能小于2 m B位移的大小可能大于8 mC加速度的大小可能小于4m/s2 D加速度的大小可能大于8m/s2【参考答案】1、D 2、C 3、C 4、B 5、C 6、B 7
11、、ABD 8、B C 9、AC 10、 D【达标训练】1、已知长为L的光滑斜面，物体从斜面顶端由静止开始以恒定的加速度下滑，当物体的速度是到达斜面底端速度的一半时，它沿斜面滑下的距离是（）A、B、C、D、2、把物体做初速度为零的匀加速直线运动的总位移分成等长的三段，按从开始到最后的顺序，经过这三段位移的平均速度的比是（）A、1 ：3 ：5B、1 ：4 ：9C、1 ： ：D、1 ：(1) ：()3、一个做匀加速直线运动的物体，先后经过A、B两点时的速度分别是v和7v，经过AB的时间是t，则下列判断中错误的是（）A、经过A、B中点的速度是4vB、经过A、B中间时刻的速度是4vC、前时间通过的位移比
12、后时间通过的位移少1.5vtD、前位移所需的时间是后位移所需时间的2倍4、汽车自O点从静止开始在平直公路上做匀加速直线运动，途中在6s内分别经过P、Q两根电线杆，已知P、Q电线杆相距60m，车经过电线杆Q时的速率是15m/s，则下列结论中错误的是（）A、经过P杆的速率是5m/sB、车的加速度是1.5m/s2C、P、O间的距离是7.5mD、车从出发到Q所用的时间是9s5、一物体做初速度为6m/s、加速度为1m/s2的匀减速直线运动，当物体通过的位移为0.5m时是在（）A、第6s内B、第5s内C、第4s内D、第3s内6、从同一位置开出两部汽车，甲车先以加速度a、初速度v向前做匀加速直线运动，乙车落
13、后时间T由静止开始也以加速度a向前做匀加速直线运动。以乙车为参照物，则甲车的运动是（）A、以速度为v的匀速直线运动B、以速度为vaT的匀速直线运动C、以初速度为v、加速度为a的匀加速直线运动D、以初速度为vaT、加速度为a的匀加速直线运动7、一辆汽车刹车后的加速度是5m/s2，要使汽车在2s内停下来，则汽车行驶的最大速度不能超过m/s，刹车后汽车还能滑行m。8、一质点以3m/s2的加速度做匀加速直线运动，在第1s内的位移为3.5m，则在第4s内的位移是m。9、一辆汽车先做匀速直线运动，在5s内通过相距50m的两电线杆A、B，汽车经过B杆后改做匀加速直线运动，到达另一电线杆C时速度达到15m/s
14、，如果B、C两电线杆间也相距50m，则汽车的加速度是m/s2。10、物体由静止开始做匀加速直线运动，若前进15m时速度为5m/s，那么再前进45m时的速度为m/s，这45m位移内物体的平均速度为m/s。A11、如图所示，在足够长的轨道的顶端A处以相同的时间间隔连续释放五只小球，所释放的小球均沿同一直线做加速度相同的匀加速直线运动。当释放最后一只小球时，第一只小球离A点3.2m，试求此时第四只小球与第三只小球之间的距离。12、摩托车从静止开始，以a1m/s2的加速度行驶了一段距离后做了一段匀速运动，又以a4m/s2的加速度做匀减速直线运动，直到停止，共走了1440m，历时100s，求此过程中摩托
15、车的最大速度。13、在平直的公路上有A、B两辆汽车平行同向行驶，A车以vA4m/s的速度做匀速直线运动，B车以vB10m/s的速度做匀速直线运动，当B车行驶至A车前s7m处时关闭发动机以2m/s2的加速度做匀减速直线运动，则从此时开始需经多少时间A车可追上B车？O 0.2 0.4 0.6 0.8 t/s5040302010甲乙v/ms114、甲、乙两物体同时由同一地点向同一方向开始运动，它们的运动图像如图所示，则： (1) 何时甲、乙的速度相等？(2) 当甲、乙速度相等时甲运动了多远？(3) 甲何时才能追上乙？此时各运动了多远？【达标训练参考答案】1、A2、A3、B4、BCD5、BCD6、B7
16、、B8、D9、C10、C11、B12、BC13、匀速直线051.87514、1.20.20.17【反思】收获疑问【阅读资料】技术概述：防抱死制系统（AntiLock Braking System简称ABS）是一种防止制动过程车轮抱死的汽车主动安全装置ABS系统在制动过程中通过传感器感知车轮与路面的滑移，由电控单元作出判断，并通过电磁阀组成的制动器，调整制动力的大小，使轮胎滑移率保持在一个理想的范围，来保证车辆制动时有较大的纵向制动和抗侧向外力的能力，防止可能发生的后轮侧滑，甩尾，前轮跑偏，提高汽车在制动过程中的方向稳定和转向操纵的能力，并能提高附着系数利用率，缩短制动距离，减少轮胎磨损牵引力控
17、制系统（Traction Control System简称TCS）是ABS基础上的扩展当汽车在恶劣路面行驶时，通过控制发动机扭矩、驱动轮制动力矩、差速器锁死等，控制车轮上的驱动力，防止车轮打滑，取得最好的驱动牵引效果车辆行驶动力学调整系统（Vehicle Dynamic Control简称VDC，德国BOSCH公司又称之为Electronic Stability Program简称ESP），是在ABS和TCS的基础上，增加汽车转向行驶时横向摆动的角速度传感器，通过ECU控制内外、前后车轮的驱动力和制动力，确保汽车行驶的横向动力学稳定状态VDC的开发成功使所有的工作状态下都能对驾驶员提供主动有效的行驶安全保证
