第二章 课程阶段总结（二）匀变速直线运动的研究 -【正禾一本通】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（人教版）

课程阶段总结(二)　匀变速直线运动的研究 ► 对应学生用书P52 　知识体系建构·关键理清 　学科素养提升·整合培优 　　　　　　　　　　　　　　　　 一、全自动电子收费系统 全自动电子收费系统(ETC，ElectronicTollCollection)，是智能交通系统的服务功能之一，它特别适合在高速公路或交通繁忙的桥隧环境下使用。 [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。 (1)ETC天线在0.3 s内识别车载电子标签过程中，汽车运动的情况如何？ (2)司机反应时间内，汽车运动的情况如何？ (3)ETC通道的长度大约多长？ 解析：(1)ETC天线在0.3 s内识别车载电子标签过程中，汽车做匀速直线运动。 (2)司机反应时间内，汽车做匀速直线运动。 (3)21.6 km/h＝6 m/s，汽车在前0.3 s＋0.7 s内做匀速直线运动，位移x1＝v0(t1＋t2)＝6×(0.3＋0.7) m＝6 m；随后汽车做减速运动，位移x2＝＝ m＝3.6 m；所以该ETC通道的长度L＝x1＋x2＝(6＋3.6) m＝9.6 m。 答案：(1)匀速直线运动　(2)匀速直线运动 (3)9.6 m 二、交通安全类问题 近年来，随着我国经济快速增长，交通运输领域迅速发展，道路交通已与人们的生活密不可分。但交通运输发展在便利人们生活的同时，也存在着安全隐患。每年有很多人因为各种因素导致交通事故，比如未按规定让行、无证驾驶、酒后驾驶、违反交通信号通行等违法行为。分析交通违法事例，将警示我们遵守交通法规，珍惜生命。 [例2] 强行超车是道路交通安全的极大隐患之一。下图是汽车超车过程的示意图，汽车甲和货车均以36 km/h的速度在路面上匀速行驶，其中甲车车身长L1＝5 m、货车车身长L2＝8 m，货车在甲车前s＝3 m处。若甲车司机开始加速从货车左侧超车，加速度大小为2 m/s2。假定货车速度保持不变，不计车辆变道的时间及车辆的宽度。 (1)求甲车完成超车至少需要多长时间； (2)若甲车开始超车时，看到道路正前方的乙车迎面驶来，此时二者相距110 m，乙车速度为54 km/h。甲车超车的整个过程中，乙车速度始终保持不变，请通过计算分析甲车能否安全超车。 解析：(1)设甲经过时间t刚好完成超车，在时间t内甲车位移x1＝v1t＋at2，货车位移x2＝v2t，根据题图可知x1＝x2＋L1＋L2＋s，代入数据得t＝4 s，即甲车最短的超车时间为4 s。 (2)在最短4 s内甲车位移x1＝56 m，乙车位移x3＝v3t＝60 m，由于x1＋x3＝116 m>110 m，故不能安全超车。 答案：(1)4 s　(2)见解析 三、用手机测自由落体加速度 很多智能手机都有加速度传感器。安装能显示加速度情况的应用程序，会看到白、绿、黄三条加速度图线，它们分别记录手机沿下图所示的坐标轴方向的加速度变化情况。把手机放在水平桌面上，让手机在桌面上沿x轴或y轴方向平移一下，可以看到屏幕上加速度图线的白线或绿线出现一个波峰；把手机平放在手掌上，让手机在竖直方向移动一下，可以看到黄色图线发生变化。黄色图线记录手机竖直方向的加速度，测自由落体加速度，就是看黄色图线。用手托着手机，打开加速度传感器，手掌迅速向下运动，让手机脱离手掌而自由下落，然后接住手机，从手机屏幕上加速度传感器的图线可知：黄色图线有一小段时间的数值是－10 m/s2，这就是自由落体的加速度，方向向下；自由落体之后有一个向上的波峰，这是用手接住手机时手机做减速运动的加速度，方向向上。 [例3] 某同学假期在家里进行了重力加速度测量实验。用手机拍摄物体自由下落的视频，得到分帧图片，利用图片中小球的位置来测量当地的重力加速度，实验装置如图1所示。 (1)家中有乒乓球、小塑料球和小钢球，其中最适合用作实验中下落物体的是________。 (2)下列主要操作步骤的正确顺序是______。(填写各步骤前的序号) ①把刻度尺竖直固定在墙上 ②捏住小球，从刻度尺旁静止释放 ③手机固定在三角架上，调整好手机镜头的位置 ④打开手机摄像功能，开始摄像 (3)停止摄像，从视频中截取三帧图片，图片中的小球和刻度如图2所示。已知所截取的图片相邻两帧之间的时间间隔为 s，刻度尺的分度值是1 mm，由此测得重力加速度为________ m/s2(结果保留小数点后两位)。 (4)在某次实验中，小明释放小球时手稍有晃动，视频显示小球下落时偏离了竖