第二章 第五节 匀变速直线运动与汽车安全行驶-2021-2022学年新教材高中物理必修第一册【金版新学案】配套教师用书（粤教版）

第五节　匀变速直线运动与汽车安全行驶 课标要点 知识结构 (1)理解匀变速直线运动的规律，能应用基本公式解决实际问题． (2)了解汽车安全行驶的有关问题，会应用匀变速直线运动规律解决问题． (3)探究正常驾驶与酒后驾驶的刹车问题． 汽车安全行驶问题 1．汽车运动模型 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，这样就可以运用运动学知识分析汽车的运动问题．这只是实际情境的一种近似简化，是理想化模型．其他交通工具如火车、飞机、摩托车等也可进行类似简化处理． 2．有关汽车行驶的几个概念 (1)反应时间：人从发现情况到采取相应的行动经过的时间叫反应时间． (2)反应距离：驾驶员发现前方有危险时，必须先经过一段反应时间后才能做出制动动作，在反应时间内汽车以原来的速度行驶，所行驶的距离称为反应距离． (3)刹车距离：从制动刹车开始到汽车完全停下来，汽车做匀减速直线运动，所通过的距离叫刹车距离． (4)停车距离：反应距离和刹车距离之和就是停车距离． (5)安全距离是指在同车道行驶的机动车，后车与前车保持的最短距离．安全距离包含反应距离和刹车距离两部分． 3．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． 提醒：　(1)对于汽车刹车问题，安全距离必须大于或等于停车距离，分析停车距离时要分别计算反应距离和刹车距离，最好结合实际情况画出示意图． (2)反应时间内汽车的运动：汽车在反应时间内做匀速直线运动． (3)汽车在刹车过程中做匀减速直线运动． 探究点一　判断汽车是否安全行驶 (2021·广东广州期末)公路上行驶的汽车，司机从发现前方异常情况到紧急刹车，汽车仍将前进一段距离才能停下来．要保证安全，这段距离内不能有车辆和行人，因此把它称为安全距离．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(这段时间汽车仍保持原速)，刹车时汽车的加速度大小为a＝5 m/s2.若汽车以108 km/h的速度行驶时，则其安全距离为(　　) A．120 m B．108 m C．105 m D．90 m 帮你解决问题：　当司机发现异常情况(如前方车辆突然停下)后，在反应时间内，汽车仍以原来的速度做匀速直线运动；刹车后，汽车匀减速滑行．所以，刹车过程中汽车先后做两种不同的运动，行驶时的最小安全车距应等于两部分位移之和．其运动情况如图所示． A　[由108 km/h＝30 m/s，汽车在反应时间内做匀速直线运动，反应距离为s1＝v0t＝30×1 m＝30 m．刹车后，汽车做匀减速直线运动，则有vt2－v02＝2as2，代入数据解得刹车距离s2＝90 m．又汽车的安全距离等于反应距离与刹车距离之和，即安全距离s＝s1＋s2＝120 m，故A正确．] [练1]　如图所示，国产某品牌汽车装备了具有“全力自动刹车”功能的城市安全系统，系统以50 Hz的频率监视前方的交通状况，当车速v≤10 m/s且与前方静止的障碍物之间的距离接近安全距离时，如果司机未采取制动措施，系统就会立即启动“全力自动刹车”，加速度大小约为5 m/s2，使汽车避免与障碍物相撞．则“全力自动刹车”系统设置的安全距离约为(　　) A．5 m B．10 m C．15 m D．20 m B　[由题意知，车速v≤10 m/s时，系统立即启动“全力自动刹车”，其加速度大小约为5 m/s2，最后末速度减为0，由推导公式v2＝2as可得：s≤＝ m＝10 m，所以系统设置的安全距离约为10 m．] [练2]　在“车让人”交通安全活动中，交警部门要求汽车在斑马线前停车让人．以8 m/s匀速行驶的汽车，当车头离斑马线8 m时司机看到斑马线上有行人通过，已知该车刹车时最大加速度为5 m/s2，驾驶员反应时间为0.2 s，若驾驶员看到斑马线上有行人时立即紧急刹车，则 (　　) A．汽车能保证车让人 B．汽车通过的距离是6.4 m C．汽车运动的总时间是1.6 s D．在驾驶员反应时间内汽车通过的距离是1 m A　[驾驶员反应时间为t1＝0.2 s，反应时间内汽车的位移为s1＝8 m/s×0.2 s＝1.6 m，汽车刹车后的位移为s2＝＝m＝6.4 m，刹车的时间t2＝＝ s＝1.6 s，则汽车通过的距离为s＝s1＋s2＝1.6 m＋6.4 m＝8 m，汽车运动的总时间为t＝t1＋t2＝1.8 s，故该汽车能保证车让人，故B、C、D错误，A正确．] 汽车安全行驶问题的两点注意 (1)画出汽车运动的过程示意图，有助