第一章 培育·学科素养(一)-【导与练】2022高考物理一轮总复习教师用书word（教科版）

培育·学科素养(一) 1.ETC电子收费系统 ETC不停车收费系统是目前世界上最先进的路桥收费方式。通过安装在车辆挡风玻璃上的车载电子标签与在收费站ETC车道上的微波天线之间的微波专用短程通讯,利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理,从而达到车辆通过路桥收费站不需停车而能交纳路桥费的目的。 [示例1] 高速公路的ETC电子收费系统如图所示,ETC通道的长度是识别区起点到自动栏杆的水平距离。某汽车以21.6 km/h的速度匀速进入识别区,ETC天线用了0.3 s 的时间识别车载电子标签,识别完成后发出“滴”的一声,司机发现自动栏杆没有抬起,于是采取制动刹车,汽车刚好没有撞杆。已知司机的反应时间为0.7 s,刹车的加速度大小为5 m/s2,则该ETC通道的长度约为多少米? 解析:由题意知,汽车的初速度v0=21.6 km/h=6 m/s 汽车做匀速直线运动的时间t=t1+t2=(0.3+0.7) s=1.0 s 该过程的位移x1=v0t=6 m 随后汽车做减速运动,位移为x2== m=3.6 m 由于汽车刚好没有撞杆,所以该ETC通道的长度为L=x1+x2=6 m+3.6 m=9.6m。 答案:9.6 m 2.交通安全与运动规律 在高速公路上,有时会发生“追尾”事故——后面的汽车撞上前面的汽车。造成追尾的主要因素是超速和注意力不集中,在汽车高速行驶时,驾驶员从发现险情到引导汽车制动大概需要1.5 s,按速度100 km/h算,1.5 s汽车前进约42 m,汽车在高速行驶时,要保持合适的车距和控制合理车速至关重要。 [示例2] 文明驾驶,遵守交通法规,是城市提质和提高人民基本素养的重要的一项,现今各个大中小城市都在十字路口安装了电子监控和红绿灯指示牌,方便交通出行。现有甲、乙两汽车正沿同一平直马路同向匀速行驶,甲车在前乙车在后,速度均为12 m/s。当两车快要到十字路口时,甲车司机看到绿灯已转换为黄灯,于是紧急刹车(反应时间不计),汽车立即减速;乙车司机看到甲刹车后也紧急刹车,但经过1 s反应时间才开始减速。已知甲车紧急刹车时的加速度是4 m/s2,乙车紧急刹车时的加速度是6 m/s2,求: (1)若甲车司机看黄灯亮时车头距警戒线20 m,他采取上述措施能否避免闯红灯? (2)要求两汽车安全行驶不发生追尾事故,甲、乙两汽车行驶过程中至少保持多大距离? 解析:(1)甲刹车的位移为x甲==18 m<20 m,故能避免闯红灯。 (2)甲车速度减为零的时间为t甲== s=3 s 乙车速度减为零的时间为t乙== s=2 s 乙车司机反应时间Δt=1 s 减速到共速时有 v-a甲t=v-a乙(t-Δt) 代入数据解得t=3 s 则有x甲=vt=×12×3 m=18 m x乙=vΔt+v(t-Δt)=24 m 甲、乙之间至少保持的距离 Δx=x乙-x甲=6 m。 答案:(1)能避免　(2)6 m 3.“折返跑”运动分析 折返跑,根据两个标志物,从其中一点(起点)开始,按照要求根据一定距离跑至另一标志物(终点)处,用脚或手碰到标志物后立即转身(无需绕过标志物)跑回起点,继续转身跑向终点,循环进行,按照练习要求在起点和终点间做若干个来回折返。 [示例3] “10米折返跑”的成绩反应了人体的灵敏素质。如图所示,测定时,在平直跑道上,受试者以站立式起跑姿势站在起点终点线前,当听到“跑”的口令后,全力跑向正前方10米处的折返线,测试员同时开始计时,受试者到达折返线时,用手触摸折返线处的物体,再转身跑向起点终点线,当胸部到达起点终点线的垂直面时,测试员停表,所用时间即为“10米折返跑”的成绩。设受试者起跑时的加速度为4 m/s2,运动过程中的最大速度为4 m/s,快到达折返线处时需减速到零,减速的加速度为8 m/s2,返回时达到最大速度后不需减速,保持最大速度冲线。求: (1)该受试者在前10 m的过程中匀速运动的时间; (2)该受试者“10米折返跑”的成绩是多少?(加速、减速均视为匀变速) 解析:(1)对受试者,由起点终点线向折返线运动过程中:加速阶段运动时间t1== s=1 s 加速位移x1=vmt1=2 m 减速阶段运动时间t2== s=0.5 s 减速位移x2=vmt2=×4×0.5 m=1 m 所以匀速阶段的位移为x3=(10-2-1) m=7 m,匀速运动的时间为t匀== s=1.75 s。 (2)由折返线向起点终点线运动的过程中: 加速阶段运动时间t3==1 s 加速阶段位移 x4=vmt3=2 m 匀速阶段的时间t4== s=2 s 所以受试者的总成绩为 t=t1+t2+t匀+t3+t4=6.25 s。 答案:(1)1.75 s　(2)6.25 s $