第二章 第五节 匀变速直线运动与汽车安全行驶-【金版新学案】2023-2024学年新教材高一物理必修第一册同步课堂高效讲义教师用书（粤教版）

第五节　匀变速直线运动与汽车安全行驶 【核心素养目标】 物理观念 了解反应时间、反应距离，掌握判断汽车安全与否的方法。 科学思维 用生活情景引入课题，通过联系所学知识去解决实际问题，培养学生提高分析问题和解决问题的能力。 科学态度与责任 通过汽车行驶安全与物理学规律关系的探讨，理解物理与社会的关系，使得学生认识到物理源于生活，同时也服务于生活。 知识点一　汽车行驶安全问题 根据我国道路交通管理的相关规定，同一车道行驶的机动车，后车必须与前车保持必要的安全距离，那什么是安全距离呢？ 提示：安全距离就是停车距离，包括反应距离和刹车距离。 1．反应时间和汽车的运动性质 (1)反应时间：从司机意识到应该停车至操作刹车的时间。 (2)反应时间内汽车的运动：汽车仍以原来的速度做匀速直线运动。 2．汽车的实际运动 汽车的实际运动分为两部分：在反应时间内的匀速直线运动和刹车后的匀减速直线运动。汽车的总位移等于这两部分运动位移之和。 【判断正误】 1．酒后驾驶会使反应距离在相同条件下明显增加。(√) 2．疲劳驾驶有可能会延长反应时间。(√) 3．行车途中要与前车保持一定的安全距离。(√) 4．安全距离就是刹车距离。(×) 1．安全距离：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。 (1)反应距离：汽车在反应时间内匀速行驶的距离，即s1＝v0Δt。 (2)刹车距离：汽车在刹车时间内减速前进的距离。由s2＝可知，刹车距离由行驶速度和加速度决定，而刹车的最大加速度由路面和轮胎决定。 2．安全行驶 为了保证安全，汽车行驶过程中与前方汽车的实际距离应该大于安全距离。 (1)对应于不同路况、车况和天气状况，驾驶员应灵活调节车距，使其大于实际安全距离，才能真正做到安全行驶。 (2)正常情况下人的反应时间约为0.5～1.5 s左右，如果酒后驾车，反应时间会增加2～3倍，所以严禁酒驾。 学生用书↓第54页 (3)由s＝可知，汽车的速度增加1倍，则刹车距离就会增加3倍，所以严禁驾驶员超速驾车行驶。 考向一　行车安全问题 某平直公路上汽车驾驶员以v0＝20 m/s的速度匀速行驶，突然发现距离前方l＝120 m处有一障碍物，该驾驶员立即操纵刹车，直至汽车开始减速，所经历的时间(即反应时间)t0＝1 s，刹车后汽车以大小为a＝5.0 m/s2的恒定加速度运动，最终停止。求： (1)刹车后汽车减速运动的时间t； (2)该汽车停止时到障碍物的距离L； (3)欲使该车不会撞到障碍物，汽车安全行驶的最大速度vm。 解析：(1)汽车的刹车时间：t＝＝ s＝4 s。 (2)设汽车从发现障碍物到停止，前进的距离为： s＝v0t0＋＝20×1 m＋ m＝60 m 汽车停止时到障碍物的距离：L＝l－s＝60 m。 (3)根据题意有：l＝vmt0＋ 解得：vm＝30 m/s。 答案：(1)4 s　(2)60 m　(3)30 m/s 考向二　酒后驾驶问题 如图是《驾驶员守则》中的安全距离图示和部分安全距离表格，请根据表格计算： 车速/ (km ·h－1) 反应距离s/m 刹车距离x/m 停车距离L/m 40 10 10 20 60 15 22.5 37.5 80 A＝　　　 B＝　　　 C＝　　　 (1)如果驾驶员的反应时间一定，请在表格中填上A的数据； (2)如果路面情况相同，请在表格中填上B、C的数据； (3)如果路面情况相同，一名喝了酒的驾驶员发现前面 50 m处有一队学生正在横过马路，此时他的车速为 72 km/h，而他的反应时间比正常时慢了0.1 s，请问他能在50 m内停下来吗？ 解析：(1)反应时间为t＝＝ s＝0.9 s 则s3＝v3t＝×0.9 m＝20 m。 (2)设汽车刹车时加速度为a，则根据运动学知识有：a＝＝ m/s2＝ m/s2 则B＝＝40 m 则C＝A＋B＝60 m。 (3)驾驶员的反应距离为s′＝v′(t＋Δt) 代入数据解得s′＝20 m 刹车距离为x′＝， 代入数据解得x′＝32.4 m L′＝s′＋x′＝52.4 m>50 m 故不能在50 m内停下来。 答案：(1)20　(2)40　60　(3)不能 针对练1.(2022·山东烟台高一期中)“道路千万条，安全第一条”，《道路交通安全法》第四十七条规定：机动车行经人行横道应减速行驶；遇行人正在通过人行横道时，应停车让行。已知汽车以12 m/s的速度在马路上匀速行驶，驾驶员发现正前方18 m处的斑马线上有行人，于是刹车礼让，汽车恰好停在斑马线前。假设驾驶员反应时间为0.5 s，汽车运动的v -t图像如图所示，则汽车的加速度大小为(　　)