第2章 第5节 匀变速直线运动与汽车安全行驶（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中物理必修第一册（粤教版2019）

第二章　匀变速直线运动 第五节　匀变速直线运动与汽车安全行驶 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 栏目索引 教材知识 梳理 随堂达标 训练 知识方法 探究 教材知识 梳理 越大 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 操作刹车 反应时间 车速 大大增加 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 × √ 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 知识方法 探究 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 随堂达标 训练 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 谢谢观看！ 课程内容要求 核心素养提炼 1．知道行车安全距离的意义及决定因素． 2．学会根据匀变速直线运动规律分析计算行车安全的问题． 1．物理观念：认识安全行驶的重要性． 2．科学思维：建立匀变速直线运动模型分析刹车和行车安全问题． 3．科学态度与责任：严格遵守交通规则，积极宣传我国道路交通管理的相关规定． eq \a\vs4\al(行车安全距离的决定因素) 1．停车距离＝反应距离＋刹车距离． 2．刹车距离：车速越快，刹车距离____． 3．反应距离 (1)反应时间：从司机意识到应该停车至________的时间． (2)反应距离：由________和____两个因素决定． (3)驾驶员酒后的反应时间会________． [判断] (1)刹车距离只和驾驶员的反应时间有关．( ) (2)在其他条件相同的情况下，车速越快，停车距离越大．( ) 探究点一　汽车的“刹车”类问题 目前交警部门开展的“车让人”活动深入人心，不遵守“车让人”的驾驶员将受到罚款、扣分的严厉处罚，如图所示，以8 m/s匀速行驶的汽车即将通过路口，有一老人正在过人行横道，此时汽车的车头距离停车线8 m，如果驾驶员的反应时间为0.4 s．汽车刹车的加速度大小为5 m/s2，汽车能否在停车线处刹住？ 提示　汽车在驾驶员反应时间内通过的距离s1＝vt1＝3.2 m 根据v eq \o\al(t\s\up1(2),\s\do1()) ＝2as.汽车刹车距离 s2＝eq \o\al(t\s\up1(2),\s\do1()) eq \f(v,2a) ＝ eq \f(82,2×5) m＝6.4 m. 由于s1＋s2＞8 m，故汽车不能在停车线处刹住． 1．刹车类问题：指匀减速到速度为零后即停止运动，加速度a突然消失，求解时要注意确定其实际运动时间．如果问题涉及最后阶段(到停止运动)的运动，可把该阶段看成反向的初速度为零、加速度不变的匀加速直线运动． 2．解答刹车类问题的基本思路 (1)先确定刹车时间．若车辆从刹车到速度减小为零所用时间为T，则刹车时间为T＝ eq \f(v0,a) (a表示刹车时加速度的大小，v0表示汽车刹车时的初速度). (2)将题中所给的已知时间t和T比较．若T较大，则在直接利用运动学公式计算时，公式中的运动时间应为t；若t较大，则在利用运动学公式计算时，公式中的运动时间应为T. 如图甲所示，在成都天府大道某处安装了一台500万像素的固定雷达测速仪，可以准确抓拍超速车辆以及测量运动车辆的加速度．一辆汽车正从A点迎面驶向测速仪B，若测速仪与汽车相距355 m，此时测速仪发出超声波，同时车由于紧急情况而急刹车，汽车运动到C处与超声波相遇，当测速仪接收到反射回来的超声波信号时，汽车恰好停止于D点，且此时汽车与测速仪相距335 m，忽略测速仪安装高度的影响，可简化为如图乙所示分析(已知超声波速度为340 m/s). INCLUDEPICTURE "粤教物理/H83.TIF" \* MERGEFORMAT 　 甲　　　　　　　　　　乙 (1)求汽车刹车过程中的加速度a的大小； (2)此路段有80 km/h的限速标志，分析该汽车刹车前的行驶速度是否超速． 解析　(1)设超声波往返的时间为2t，汽车在2t时间内，刹车的位移为s＝ eq \f(1,2) a(2t)2＝20 m，当超声波与车相遇后，车继续前进的时间为t，位移为s2＝ eq \f(1,2) at2＝5 m，则超声波在2t内的路程为2×(335＋5)m＝680 m，由声速为340 m/s，得t＝1 s，解得汽车的加速度a＝10 m/s2. (2)车刹车过程中的位移s＝eq \o\al(0\s\up1(2),\s\do1()) eq \f(v,2a) ， 解得刹车前的速度v0＝20 m/s＝72 km/h 车速在规定范围内，不超速． 答案　(1)10 m/s2　(2)见解析 [训练1]　考驾照需要进行路考，路考中有一项是定点停车．路旁竖一标志杆，在车以10 m/s的速度匀速行驶过程中，当车头与标志杆的距离为20 m时，学员立即刹车，让车做匀减速直线运动，车头恰好停在标志杆处，忽略学员的反应时间，则(　　) A．汽车刹车过程的时间为4 s B．汽车刹车过程的时间为2 s C．汽车刹车时的加速度大小为5 m/s2 D．汽车刹车时的加速度大小为0.25 m/s2 A　[采用逆向思维，车的运动可以看作是初速度为零的匀加速直线运动．由s＝ eq \f(1,2) vt，可得t＝4 s，选项A正确，B错误；根据v eq \o\al(t\s\up1(2),\s\do1()) ＝2as可得，a＝2.5 m/s2，选项C、D错误．] 探究点二　匀变速直线运动的基本公式的应用 1．匀变速直线运动基本公式的比较 公式 一般形式 v0＝0时 涉及的物理量 不涉及的物理量 速度公式 vt＝v0＋at vt＝at vt、v0、a、t 位移s 公式 一般形式 v0＝0时 涉及的物理量 不涉及的物理量 位移公式 s＝v0t＋ eq \f(1,2) at2 s＝ eq \f(1,2) at2 s、v0、t、a 末速度vt 速度与位移的关系式 v eq \o\al(t\s\up1(2),\s\do1())－v eq \o\al(0\s\up1(2),\s\do1()) ＝2as v eq \o\al(t\s\up1(2),\s\do1())＝2as vt、v0、a、s 时间t [特别提醒]　匀变速直线运动的位移可有以下不同表达形式： s＝v0t＋ eq \f(1,2) at2＝vtt－ eq \f(1,2) at2＝ eq \f(1,2) (v0＋vt)t＝eq \o\al(t\s\up1(2),\s\do1()) eq \f(v－v eq \o\al(0\s\up1(2),\s\do1()) ,2a) ＝ eq \o(v,\s\up6(－)) t 2．解决运动学问题的基本思路：审题→画过程草图→判断运动性质→选取正方向→选用公式列方程→解方程，必要时进行讨论(比如刹车问题). 一个滑雪的人，从85 m长的山坡上匀加速滑下，初速度为1.8 m/s，末速度为5.0 m/s，他通过这段山坡需要多长时间？ 解析　法一：利用公式vt＝v0＋at和s＝v0t＋ eq \f(1,2) at2求解． 由公式vt＝v0＋at，得at＝vt－v0，代入s＝v0t＋ eq \f(1,2) at2有：s＝v0t＋ eq \f(（vt－v0）t,2) ，故t＝ eq \f(2s,vt＋v0) ＝ eq \f(2×85,5.0＋1.8) s＝25 s. 法二：利用公式v eq \o\al(t\s\up1(2),\s\do1())－v eq \o\al(0\s\up1(2),\s\do1()) ＝2as和vt＝v0＋at求解． 由公式v eq \o\al(t\s\up1(2),\s\do1())－v eq \o\al(0\s\up1(2),\s\do1()) ＝2as得， 加速度a＝eq \o\al(t\s\up1(2),\s\do1()) eq \f(v－v eq \o\al(0\s\up1(2),\s\do1()),2s) ＝ eq \f(5.02－1.82,2×85) m/s2＝0.128 m/s2. 由公式vt＝v0＋at得， 需要的时间t＝ eq \f(vt－v0,a) ＝ eq \f(5.0－1.8,0.128) s＝25 s. 法三：根据公式s＝ eq \f(v0＋vt,2) t得 t＝ eq \f(2s,v0＋vt) ＝ eq \f(2×85,1.8＋5.0) s＝25 s. 答案　25 s [训练2]　如图所示，一隧道限速36 km/h，一列火车长100 m，以72 km/h的速度行驶，驶至距隧道50 m处开始做匀减速运动，以不高于限速的速度匀速通过隧道．若隧道长200 m，求： (1)火车做匀减速运动的最小加速度； (2)火车全部通过隧道的最短时间． 解析　(1)72 km/h＝20 m/s　36 km/h＝10 m/s 当火车头到达隧道口的速度为36 km/h时，加速度最小，设为A． 由v eq \o\al(t\s\up1(2),\s\do1())－v eq \o\al(0\s\up1(2),\s\do1()) ＝2as 得a＝eq \o\al(t\s\up1(2),\s\do1()) eq \f(v－v eq \o\al(0\s\up1(2),\s\do1()),2s) ＝ eq \f(102－202,2×50) m/s2＝－3 m/s2. (2)火车以36 km/h的速度通过隧道，所需时间最短．火车通过隧道的位移为s′＝100 m＋200 m＝300 m 由s＝vt得t＝ eq \f(s′,v) ＝ eq \f(300,10) s＝30 s. 答案　(1)－3 m/s2　(2)30 s 1．(基本公式的应用)一个物体由静止开始做匀加速直线运动，第1 s内的位移是1 m，物体在第3 s内的位移是(　　) A．2 m　　　 B．3 m　　　 C．5 m　　　 D．8 m C　[根据s1＝ eq \f(1,2) at eq \o\al(1\s\up1(2),\s\do1()) 得物体的加速度为 a＝eq \o\al(1\s\up1(2),\s\do1()) eq \f(2s1,t) ＝ eq \f(2×1,12) m/s2＝2 m/s2， 则物体在第3 s内的位移为： s′＝ eq \f(1,2) at eq \o\al(3\s\up1(2),\s\do1()) － eq \f(1,2) at eq \o\al(2\s\up1(2),\s\do1()) ＝ eq \f(1,2) ×2×(9－4)m＝5 m．] 2．(刹车问题)在交通事故分析中，刹车线的长度是很重要的依据，刹车线是汽车刹车后，停止转动的轮胎在地面上滑动时留下的痕迹．在某次交通事故中，汽车刹车线的长度是14 m，假设汽车刹车时的速度大小为14 m/s，则汽车刹车时的加速度大小为(　　) A．7 m/s2 B．17 m/s2 C．14 m/s2 D．3.5 m/s2 A　[设汽车开始刹车时的速度方向为正方向，由v eq \o\al(t\s\up1(2),\s\do1())－v eq \o\al(0\s\up1(2),\s\do1()) ＝2as得a＝－eq \o\al(0\s\up1(2),\s\do1()) eq \f(v,2s) ＝－7 m/s2，故选A．] 3．(安全行驶问题)在一次交通事故中，交通警察测量出肇事车辆的刹车痕迹是30 m，该车辆的刹车加速度是15 m/s2，该路段限速为60 km/h，则该车(　　) A．超速 B．不超速 C．是否超速无法判断 D．行驶速度刚好是60 km/h A　[该车辆的末速度为零，由v eq \o\al(t\s\up1(2),\s\do1())－v eq \o\al(0\s\up1(2),\s\do1()) ＝2as，可计算出初速度v0＝ eq \r(－2as) ＝ eq \r(2×15×30) m/s＝30 m/s＝108 km/h，该车严重超速，选项A正确．] 4．(行车安全问题)客车以20 m/s的速度行驶，遇到紧急情况时可以在25 s内停止，如果正常运行中突然发现同轨前方120 m处有一列车正以8 m/s的速度匀速前进，于是客车紧急刹车．求客车紧急刹车时的加速度大小．通过计算分析两车是否相撞． 解析　客车刹车的加速度大小a＝ eq \f(v1,t1) ＝ eq \f(20,25) m/s2＝0.8 m/s2； 两车速度相等经历的时间t＝ eq \f(v1－v2,a) ＝ eq \f(20－8,0.8) s＝15 s， 此时客车的位移s1＝eq \o\al(1\s\up1(2),\s\do1()) eq \f(v－v eq \o\al(2\s\up1(2),\s\do1()),2a) ＝ eq \f(400－64,1.6) m＝210 m， 列车的位移s2＝v2t＝8×15 m＝120 m， 因为s1＜s2＋120 m，可知两车不会相撞． 答案　见解析 $$