1、 2.4 匀变速直线运动与汽车行驶安全学案一、【学习目标】1.知道反应时间、刹车距离、刹车加速度等概念.2.理解追及和相遇问题的特征，会应用运动学公式处理追及和相遇问题重点：运用匀变速直线运动规律解决汽车行驶安全问题。难点：正确运用匀变速直线运动规律二、课前预习（自主探究）预习交流：2016年4月4日，清明假期第一天，沪宁高速因雨天路滑发生了87辆汽车相继追尾事故.请从物理学的角度分析汽车追尾的原因. 。（提示:可从安全距离、速度大小方面考虑）.1反应时间（1）人从发现情况到采取相应措施经过的时间叫反应时间。（2）正常人的平均反应时间为 0.51.5 秒，如果酒后驾驶，反应时间至少会增加23倍
2、。2反应距离（1）在反应时间内汽车做 匀速 直线运动。（2）汽车在反应时间内行驶的距离称为 反应距离 （3）反应距离S反取决于反应时间t反和车速V的大小，反应距离S反= Vt反 3停车距离与安全距离（1）汽车从开始刹车到完全停下来，汽车做减速运动所通过的距离叫做 刹车距离，刹车距离,S刹 = 刹车距离的长短取决于路面情况、汽车行驶速度和汽车轮胎的质量，刹车时间内通常认为车辆做匀减速直线运动。（2）反应距离S反和刹车距离S刹 之和叫做 停车距离 ，S停 = S反+S刹 。汽车之间的距离大于这一距离行驶，属于安全行驶距离在通常情况下，驾驶者的反应时间与其_注意力集中程度 _、_驾驶经验 _和_体力
3、状态 _有关（3）安全距离大于一定情况下的停车距离。4至今为止，已经学习到的匀变速运动学公式有：_、_、_、_和_5汽车在平直公路上以10 m/s的速度做匀速直线运动，由于接到任务，需加速前进，其加速度大小为3 m/s2，则汽车加速4 s，其速度为多大？加速5 s后呢？三、【课堂活动】探究（一）、行车安全问题 汽车给人类生活带来极大便利，但随着车辆的增多，交通事故也相应增加。 2012年04月27日，下午1时左右，河惠高速公路惠州市博罗境内杨村出口约50米处发生一起特大车祸：一辆从梅州兴宁开往深圳，号牌为粤MX2412的大巴在行经河惠高速博罗村出口，突然撞上高速公路铁皮护栏，随后翻下10多米高
4、的护坡。事故发生时车上有43名乘客，6名车上人员死亡(3女3男)，其中包括一名大巴司机，另有33名乘客受伤，其中6名重伤。如上图。 不同行驶速度的刹车 （演示1211）从实际及演示可知： 车速，停车距离。（越不安全）。【例1】: 汽车在高速公路上行驶的速度为108 km/h,若驾驶员发现前方80 m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4 s才停下来，问该汽车行驶是否会出现安全问题？解题思路如何？ 拓展：请同学们从这一例题中体验一下一题多解。（自己总结有几种解法？）上述例1中没有考虑驾驶员的反应时间，但在现生活实中，反应时间是行驶安全中不可忽略的一个因素。【例2】 若在例1 中
5、驾驶员看到交通事故时的反应时间是0.5s，该汽车行驶是否会出现安全问题？解： 讨论与交流课本P41：若该驾驶员是酒后驾车，结果又会怎样？解： （二）、追及和相遇问题【例3】甲、乙两汽车沿同一平直公路同向匀速行驶，甲车在前，乙车在后，它们行驶的速度分别为16 m/s和18 m/s.已知甲车紧急刹车时的加速度a1大小为3 m/s2,乙车紧急刹车时的加速度a2大小为4 m/s2，乙车司机的反应时间为0.5 s，求为保证两车在紧急刹车过程中不相撞，甲、乙两车行驶过程中至少应保持多大距离？解析：设甲车刹车后，经时间t甲、乙两车速度相等，V甲=V乙，即16a1t18a2(t0.5)，所以t4 s，将t4
6、s代入位移公式得s甲16ta1t2/240 m，s乙180.518(t0.5)a2(t0.5)2/247.5 m，s7.5 m即甲、乙两车行驶过程中至少应保持7.5 m 距离【重点归纳】1.追上与追不上的临界条件: 追和被追的两者的速度相等时，通常是能追上、追不上、二者距离有极值的临界条件。2.追及、相遇的特征：两物体在同一直线上运动，他们之间的距离发生变化时，可能出现最大距离、最小距离或者是距离为零的情况，这类问题称为追及、相遇问题。要抓住一个条件，两个关系：一个条件是：两物体的速度相等时两物体间距离最大、最小，恰好追上或恰好追不上等。两个关系是:时间关系和位移关系。（1）（同地同时同向）速
7、度小者加速（如初速度为零的匀加速直线运动）追速度大者（如匀速运动）当两者速度相等 (如图t0)时二者间有最大距离.当追者位移等于被追者位移与初始间距之和时，即后者追上前者即相遇. 追上时， 两者处于同一位置，且V后V前。(记法:V小追V大，若能追上，则当V相等时，相距有最大值)（2）速度大者减速（如匀减速直线运动）追速度小者（如匀速运动）:两者速度相等时，追者位移仍小于被追者位移与初始间距之和，则永远追不上，此时二者间有最小距离.若速度相等时，若追者位移恰等于被追者位移与初始间距之和，则刚好追上，也是二者相遇时避免碰撞的临界条件.若相遇时追者速度仍大于被追者的速度，则被追者还能再一次追上追者，
8、二者速度相等时，二者间距离有一个较大值（属多次相遇）.(记法:V大追V小，若不能追上，则当V相等时，相距有最小值)简记：速度相等时，可追上，小大大；不可追上，大小小。对于汽车刹车类问题注意点：若被追赶的物体做匀减速运动，一定要注意追上前该物体是否已经停止运动（即要注意判断是否存在“时间过量”）。仔细审题，挖掘题目中的隐含条件，如“最大”“最小”“恰好”等，同时注意V-t图象的应用。3.追及和相遇类问题的一般处理方法是：第一、对运动过程的分析，找到隐含条件（如速度相等时两车相距最远或最近），再列方程求解。第二、根据两物体位移关系列方程，利用二次函数求极值的数学方法，找临界点，然后求解。解这类问题
9、时，应养成画运动过程示意图的习惯。画示意图可使运动过程直观明了，更能帮助理解题意，启迪思维。【针对训练】1、汽车在紧急刹车时，加速度的大小是 6 m/s 2 ，如果必须 在2s 内停下来，汽车行驶的最大允许速度是多少？ （答案： 12m/s）3、一辆值勤的警车停在公路边，当警员发现从他旁边以v08 m/s的速度匀速行驶的货车有违章行为时，决定前去追赶，经t02.5 s，警车发动起来，以加速度a2 m/s2做匀加速运动试问：(1)警车要多长时间才能追上违章的货车？(2)在警车追上货车之前，两车间的最大距离是多大？ 答案：(1)10 s(2)36 m3、在市区内有一辆车遇到紧急情况刹车后，经时间t
10、1.5 s停止，量得路面刹车的痕迹长s6.0 m，刹车后车的运动可看做匀减速直线运动，则这辆车刹车过程的初速度v0是多少？若此道路规定，车辆行驶的速度不得超过30 km/h，试问这辆车是否违章？（要求写出求解过程）答案：不违章4在高速公路上，有时会发生“追尾”的事故后面的汽车撞上前面的汽车请分析一下，造成“追尾”事故的原因有哪些？我国高速公路的最高车速限制为120 km/h.设某人驾车正以最高时速沿平直高速公路行驶，该车刹车时产生的加速度大小为5 m/s2，司机的反应时间 (从意识到应该停车至操作刹车的时间)为0.6 s0.7 s请分析一下，应该如何计算行驶时的安全车距？答案134.2 m5一
11、辆小汽车正沿一条平直公路匀速行驶，速度为20 m/s，因故紧急刹车， 从紧急刹车到停止运动的过程中，最后1 s通过的位移是2 m，求：(1)小汽车刹车的加速度；(2)小汽车刹车后经过多长时间停止运动【课后作业】1一辆汽车在笔直的公路上以72 km/h的速度行驶，司机看见红色交通信号灯便踩下制动器，此后汽车开始减速，设汽车做匀减速运动的加速度为5 m/s2，则制动后6 s时的速度为()A52 m/s B32 m/s C 0 D10 m/s2汽车以5 m/s的速度在水平路面上匀速前进，紧急制动时以大小为2 m/s2的加速度在粗糙水平面上滑行，则在2 s和4 s内汽车通过的位移分别为()A4 m，4
12、 m B6 m，4 m C6 m，6.25 m D4 m，6 m3如图为两个物体A和B在同一直线上沿同一方向同时做匀加速运动的vt图线已知在第3 s末两个物体在途中相遇，则物体的出发点的关系是()A从同一地点出发 BA在B前3 m处 CB在A前3 m处 DB在A前5 m处4某航母跑道长200 m，飞机在航母上滑行的最大加速度为6 m/s2，起飞需要的最低速度为50 m/s.那么，飞机在滑行前，需要借助弹射系统获得的最小初速度为() A5 m/s B10 m/s C15 m/s D20 m/s5汽车正在以10 m/s的速度在平直的公路上前进，在它的正前方x处有一辆自行车以4 m/s的速度做同方向的运动，汽车立即关闭油门做a6 m/s2的匀变速运动，若汽车恰好碰不上自行车，则x的大小为()A9.67 m B3.33 m C3 m D7 m6(双选)如图是甲、乙两物体从同一点开始做直线运动的运动图象，下列说法正确的是()A若y表示位移，则t1时间内甲的位移小于乙的位移B若y表示速度，则t1时间内甲的位移小于乙的位移C若y表示位移，则tt1时甲的速度大于乙的速度D若y表示速度，则tt1时甲的速度大于乙的速度7(双选)匀变速直线运动是()A位移随时间均匀变化的直线运动 B速度随时间均匀变化的直线运动C加速度随时间均匀变化的直线运动 D加速度的大小和方向恒定不变的直线运动【课后反思】