第1章 培育 学科素养(一) -2023高考物理一轮复习【导与练】高中总复习第1轮教师用书word（老教材，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缴纳路桥费的目的。 [示例1] (2021·重庆月考)ETC是不停车电子收费系统的简称。某ETC通道的通行车速由原来的20 km/h提高至40 km/h,汽车通过ETC通道的流程如图所示。为简便计算,假设汽车以v0=30 m/s的速度朝收费站沿直线匀速行驶,如过ETC通道,需要在收费站中心线前d=10 m处正好匀减速至v1=5 m/s,匀速通过中心线后,再匀加速至v0正常行驶,汽车匀加速和匀减速过程中的加速度大小均为1 m/s2,忽略汽车车身长度。 (1)汽车过ETC通道时,从开始减速到恢复正常行驶过程中通过的位移多大? (2)如果汽车以v2=10 m/s的速度通过匀速行驶区间,其他条件不变,求汽车提速后过ETC通道过程中比提速前节省的时间。 解析:(1)设汽车匀减速过程的位移大小为d1,由运动学公式得=-2ad1, 解得d1=437.5 m, 从开始减速到恢复正常行驶过程中的位移大小x1=2d1+d=885 m。 (2)如果汽车以v2=10 m/s的速度通过匀速行驶区间,设汽车提速后匀减速过程的位移大小为d2,由运动学公式得=-2ad2, 解得d2=400 m。 提速前,汽车匀减速过程的时间为t1, d1=t1,t1=25 s, 通过匀速行驶区间的时间为t1′, d=v1t1′,t1′=2 s, 从开始减速到恢复正常行驶过程中的总时间为 T1=2t1+t1′=52 s; 提速后,匀减速过程的时间为t2, d2=t2,t2=20 s, 通过匀速行驶区间的时间为t2′, d=v2t2′,t2′=1 s, 匀速通过(d1-d2)位移的时间 Δt==1.25 s, 通过与提速前相同位移的总时间为 T2=2t2+t2′+2Δt=43.5 s, 汽车提速后过ETC通道过程中比提速前节省的时间ΔT=T1-T2=8.5 s。 答案:(1)885 m　(2)8.5 s 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,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,从其中一个标志物(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] “折返跑”是耐力跑的替代项目。这个项目既能发展学生的速度和灵敏素质,又能提高变换方向的能力,是一项很有价值的锻炼项目。如图所示,在某次“20米折返跑”测试中,受试者在平直跑道上听到“跑”的口令后,由起点终点线全力跑向正前方20米处的折返线,测试员在听到口令的同时开始计时。受试者到达折返线时,用手触摸该处的物体(如木箱),再转身跑回起点终点线,当胸部到达起点终点线的垂直面时,测试员停表,所计时间即为“折返跑”的成绩。设某受试者起跑的加速度为4.0 m/s2,运动过程中能达