第一章 学科素养提升——运动学中的STSE问题(Word教参)-【状元桥】2022高考物理一轮总复习（新高考版）

学科素养提升　运动学中的STSE问题 1．行车安全中的运动学问题 【例题1】 公路上行驶的两汽车之间应保持一定的安全距离．当前车突然停止时，后车司机可以采取刹车措施，使汽车在安全距离内停下而不会与前车相碰．通常情况下，人的反应时间和汽车系统的反应时间之和为1 s．当汽车在晴天干燥沥青路面上以108 km/h的速度匀速行驶时，安全距离为120 m．设雨天时汽车刹车的加速度为晴天时的，若要求安全距离仍为120 m，求汽车在雨天安全行驶的最大速度． 解析 由题意可知，v0＝108 km/h＝30 m/s，t0＝1 s， 设路面干燥时，刹车时汽车的加速度大小为a0，安全距离为s，由运动学公式得s＝v0t0＋， 设在雨天行驶时，汽车刹车的加速度为a， 由题意可知a＝a0， 由运动学公式得s＝vt0＋， 联立上述各式解得v＝20 m/s. 答案20 m/s 2．体育运动中的运动学问题 【例题2】 足球运动员常采用折返跑方式训练，如图所示，在直线跑道起点“0”的左边每隔3 m放一个空瓶，起点“0”的右边每隔9 m放一个空瓶，要求运动员以站立式起跑姿势站在起点“0”上，当听到“跑”的口令后，全力跑向“1”号瓶，推倒“1”号瓶后再全力跑向“2”号瓶，推倒“2”号瓶后……运动员做变速运动时可看作匀变速直线运动，加速时加速度大小为4 m/s2，减速时加速度大小为8 m/s2，每次推倒瓶子时运动员的速度都恰好为零．运动员从开始起跑到推倒“2”号瓶所需的最短时间为多少？(运动员可看作质点) 解析 第一阶段由“0”到“1”的过程中， 设加速运动时间为t1，减速运动时间为t2， 由速度关系得a1t1＝a2t2， 由位移关系得＝3 m，a2t＋a1t 解得t1＝1 s，t2＝0.5 s； 第二阶段由“1”到“2”的过程中， 设加速运动时间为t3，减速运动时间为t4， 由速度关系得a1t3＝a2t4， 由位移关系式得＝12 m，a2t＋a1t 解得t3＝2 s，t4＝1 s； 运动员从开始起跑到推倒“2”瓶所需的最短时间为t， 则t＝t1＋t2＋t3＋t4＝4.5 s， 所需的最短时间为4.5 s. 答案 4.5 s $