第2章 第5节 匀变速直线运动与汽车安全行驶（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第一册（粤教版2019）

第五节　匀变速直线运动与汽车安全行驶 核心素养导学 物理观念 (1)知道什么是停车距离、刹车距离和反应距离。 (2)知道反应时间内汽车运动的规律。 科学思维 画出汽车运动示意图，分析汽车运动规律及安全行驶问题。 科学态度与责任 运用所学的物理知识解决汽车刹车问题和追及相遇问题。 汽车安全行驶 1．反应时间：从司机意识到应该停车至操作刹车的时间。 2．反应距离：汽车在反应时间内行驶的距离。 3．刹车距离：汽车从开始刹车到停止过程中行驶的距离。 4．停车距离：反应距离与刹车距离之和。 发生交通事故时，交警测量刹车距离的目的是什么？这样做的物理原理是什么？ 提示：交警可以根据刹车距离估算出汽车的速度，从而判断汽车是否超速。 新知学习(一)|汽车行驶安全问题 [任务驱动] 我国道路交通管理条例明确规定：严禁酒后开车！你知道这其中的道理吗？ 提示：驾驶员饮酒后反应时间延长，导致停车距离增加，增加了交通安全隐患。　　　　 [重点释解] 1．行车安全问题的解答技巧 (1)反应时间内，车辆做匀速直线运动，s1＝v0t0，刹车时间内s2＝v0t＋at2，t0是反应时间，t是刹车时间，a取负值。 (2)一般情况下，用－v02＝2as求刹车距离较为方便。 (3)一般来说，反应时间由题目给出，如果题目没有给出，解题时可不考虑。 2．两点提醒 (1)在反应时间内，汽车的运动状态保持不变，一般是做匀速直线运动。 (2)汽车刹车时的安全距离必须大于或等于停车距离。 [典例体验] [典例]　一辆汽车刹车前速度为90 km/h，刹车时获得的加速度大小为10 m/s2，求： (1)汽车开始刹车后10 s内滑行的距离s0； (2)从开始刹车到汽车位移为30 m所经历的时间t； (3)汽车静止前1 s内滑行的距离s′。 [解析]　(1)法一：先算出汽车刹车经历的总时间。 由题意可知，初速度v0＝90 km/h＝25 m/s，末速度vt＝0 根据vt＝v0＋at0及a＝－10 m/s2得 t0＝＝ s＝2.5 s<10 s 汽车刹车后经过2.5 s停下来，因此汽车刹车后10 s 内的位移等于刹车后2.5 s内的位移。 根据位移公式得 s0＝v0t0＋at02＝m＝31.25 m。 法二：根据vt2－v02＝2as0得 s0＝＝ m＝31.25 m。 (2)根据s＝v0t＋at2得 t＝＝ s 解得t1＝2 s，t2＝3 s(舍去) t2＝3 s表示汽车经t1后继续前进到达最远点后，再反向加速运动重新到达位移为30 m处时所经历的时间，由于汽车刹车是单向运动，很显然t2不合题意，应舍去。 (3)汽车减速到速度为零的过程可反过来看作初速度为零的匀加速直线运动，汽车以10 m/s2的加速度从静止开始运动经过1 s的位移 s′＝a′t′2＝×10×12 m＝5 m。 [答案]　(1)31.25 m　(2)2 s　(3)5 m /方法技巧/ 在分析汽车刹车这类运动时，应先计算出速度减小到零所用的时间t0，再与题中所给的时间t进行比较。 (1)如果t0<t，则不能用题目所给的时间t计算位移，应按汽车停下来所经历的时间t0进行计算。 (2)如果t0>t，说明t时刻运动还没有停止，则可以应用题目所给的时间t直接求解位移。 (3)可以将汽车减速到零的运动反过来看成初速度为零的匀加速直线运动，从而使有关问题的解答更简便。　　 [针对训练] 1.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 解析：选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＝＝6.4 m，刹车的时间t2＝＝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，B、C、D错误，A正确。 2．(2022·广东1月学考)高速行车应注意保持安全行车距离。一辆小轿车刹车时的最大制动加速度为6 m/s2，当某驾驶员驾驶该车在高速公路上行驶时，其车速为108 km/h，若该驾驶员从意识到应该停车到踩下刹车的制动反应时间为1.5 s，则他在行驶时与前车的距离至少应为(　 ) A．60 m B．90 m C．120 m D．150 m 解析：选C　小轿车刹车前速度v0＝108 km/h＝30 m/s