高中物理 2.4勻變速直線運動與汽車行駛安全同步教學課件 粵教版必修1

1、,,,,,請回顧我們學習過的內(nèi)容，嘗試總結(jié)運動學公式.,,,,,,,,,三個位移關(guān)系式的用法1.三個位移公式s= ①s=v0t+ at2 ②s= ③,2.應(yīng)用時注意的三

2、點(1)公式僅適用于勻變速直線運動.(2)解題時選擇哪個公式，要看已知條件，若有初、末速度和時間，無加速度，可用①式，若有初速度、加速度和時間t，可用②式；若有初、末速度和加速度，無時間，可用③式.選用公式時要以盡量減少未知量為原則，選擇正確的公式能給運算帶來很大方便.(3)公式皆為矢量式，除時間t外，所有量皆為矢量.,勻變速直線運動的公式1.速度公式：vt=v0+at.2.位移公式：s=v0t+ at2.3.平均速度公式

3、：v平均=(v0+vt)/2=vt/2.4.位移—速度公式：vt2-v02=2as.,典例1 (雙選)質(zhì)點由靜止開始做勻加速直線運動，第1 s內(nèi)位移為2 m，關(guān)于它的運動情況，下列說法正確的是A.第1 s內(nèi)平均速度為2 m/sB.第1 s末的速度為2 m/sC.第2 s內(nèi)的位移為4 mD.運動過程中的加速度為4 m/s2,【規(guī)范解答】選A、D.由直線運動的平均速度公式知，第1 s內(nèi)的平均速度 =2 m/s，

4、所以A正確；由勻加速直線運動的平均速度公式 知，第1 s末的速度vt= -v0=2×2 m/s-0=4 m/s，所以B不正確；,由初速度為零的勻加速直線運動的位移公式s= at2得，加速度a= =4 m/s2，進一步我們可求得第2 s內(nèi)的位移s1= at′2- at2= ×4 m/s2×(2 s)2- ×4 m/s2×(1 s)2=

5、8 m-2 m=6 m，所以C不正確，D正確.,【變式備選】如圖所示，物塊以4 m/s的初速度，從A點沖上斜面，途經(jīng)B點時的速度只有經(jīng)過A點時速度的一半，已知AB=0.75 m，物塊滑到斜面頂端C時，速度恰好變?yōu)?，若物塊在斜面上做勻變速直線運動.求：(1)物塊在斜面上運動的加速度大小.(2)斜面總長度.(3)物塊由A滑到C所用時間.,【解析】(1)由題意知：vA=4 m/s,vB= vA=2 m/s,sAB=0.75

6、 m.由2as=vt2-v02得a= m/s2=-8 m/s2，即加速度大小為8 m/s2.(2)由2as=vt2-v02得:sAC= m=1 m.(3)由vt=v0+at得t= =0.5 s.答案：(1)8 m/s2 (2)1 m (3)0.5 s,1.什么是反應(yīng)距離?反應(yīng)距離的大小與什么因素有關(guān)?提示：(1)反應(yīng)距離是指在反應(yīng)時間內(nèi)汽車行駛的距

7、離；(2)反應(yīng)距離的大小取決于反應(yīng)時間的長短和汽車速度的大小.,2.什么是剎車距離?剎車距離取決于什么因素?提示：(1)剎車距離是指從制動剎車開始汽車減速行駛到停止所走過的距離；(2)剎車距離取決于路面情況和汽車的速度.,3.什么是停車距離?停車距離與安全距離存在什么關(guān)系?提示：(1)停車距離為反應(yīng)距離與剎車距離二者之和；(2)安全距離應(yīng)大于停車距離.,4.行車安全問題中反應(yīng)時間內(nèi)車輛做什么運動?位移公式是什么?提示：(1)

8、反應(yīng)時間內(nèi),車輛做勻速直線運動.(2)位移公式是s=v0t.,5.處理行車安全問題時,剎車時間內(nèi)車輛做什么運動?位移公式如何?提示：(1)剎車時間內(nèi)通常認為車輛做勻減速直線運動.(2)位移公式是s=v0t- at2,一、影響安全距離的因素1.主觀因素：司機必須反應(yīng)敏捷，行動迅速，沉著冷靜，具有良好的心理素質(zhì)，不能酒后駕車，不能疲勞駕駛，精力高度集中…2.客觀因素：汽車的狀況、天氣和路面是影響安全距離的重要因素，雨天路面濕滑，

9、冬天路面結(jié)冰，輪胎磨損嚴重等都會造成剎車距離的增大,從而導致車輛的安全距離增大.,二、求解汽車行駛安全問題的思路和方法(1)建立物理模型：在反應(yīng)時間內(nèi)汽車做勻速直線運動，剎車時間內(nèi)做勻減速直線運動.(2)根據(jù)題目給出條件，畫出示意圖.(3)靈活選用公式，勻變速直線運動的公式多，推論多、解題時要靈活選擇，同時要注意公式中v0、vt、a、s都是矢量，通常以v0方向為正方向，其余矢量用正、負號表示.(4)借助v-t、s-t圖象分析物體的運動

10、情況.,典例2 駕駛手冊規(guī)定具有良好剎車性能的汽車在以80 km/h的速率行駛時，可以在56 m的距離內(nèi)剎?。辉谝?8 km/h的速率行駛時，可以在24 m的距離內(nèi)剎住.假設(shè)對這兩種速率，駕駛員的反應(yīng)時間(在反應(yīng)時間內(nèi)駕駛員來不及使用剎車，車速不變)與剎車產(chǎn)生的加速度都相同，則駕駛員的反應(yīng)時間是多少？,求解此題應(yīng)把握以下三點:(1)反應(yīng)時間內(nèi)汽車做勻速運動.(2)剎車過程中汽車做末速度為零的勻減速直線運動.(3)將速度單位k

11、m/h轉(zhuǎn)化為國際單位m/s.,【規(guī)范解答】本題主要考查分析能力，剎車時既有勻速運動階段，又有減速運動階段，故需分析出運動特征；在減速階段可避開時間，應(yīng)用公式vt2-v02=2as較方便.設(shè)反應(yīng)時間為t，加速度為a，由題意可知，時速為80 km/h時：在反應(yīng)時間內(nèi)位移為s1=v1t= ×t ①剎車過程據(jù)公式vt2-v02=2as得：s2= /2

12、a ②則s1+s2=56 m ③,同理時速為48 km/h時：s′1=v2t= ×t ④s′2= /2a ⑤則s′1+s′2=24 m ⑥由以上各式聯(lián)立解得t=0.72 s.答案：0.72 s,【規(guī)律方法】剎車

13、問題的求解技巧(1)剎車過程可看作反方向、初速度v0=0的勻加速直線運動.(2)剎車過程中若題目相關(guān)的物理量無時間，可選用vt2-v02=2as，若題目相關(guān)的物理量無加速度.可選用,【變式備選】(2011·東莞高一檢測)一汽車以20 m/s的速度在公路上勻速行駛,發(fā)現(xiàn)前方有一障礙物后急剎車,剎車時加速度大小為5 m/s2,求：(1)剎車5秒后的位移.(2)如果駕駛員的反應(yīng)時間是0.5 s,則汽車以20 m/s的速度在

14、公路上勻速行駛時,駕駛員至少應(yīng)距離障礙物多遠發(fā)現(xiàn)障礙物,才不會發(fā)生事故?,【解析】以汽車初速度方向為正方向,根據(jù)勻變速直線運動規(guī)律(1)已知v0=20 m/s a=-5 m/s2，當vt=0時,由a= 得，剎車時間t0= =4 s，汽車在4 s末已經(jīng)停止,所以5 s內(nèi)的位移就是4 s內(nèi)的位移，s= ×4 m=40 m.,(2)在反應(yīng)時間內(nèi)汽車做勻速直線運動，s1=v0t1

15、=20×0.5 m=10 m，最小距離s2=s+s1=40 m+10 m=50 m答案:(1)40 m (2)50 m,1.若兩物體的運動軌跡有交點，能否認為兩物體相遇了？兩物體相遇的條件是什么？提示：兩物體的軌跡有交點并不能認為兩物體一定相遇，因為兩物體很可能先后經(jīng)過同一位置而不是同時到達同一位置，兩物體相遇的條件是同一時刻到達同一位置.,2.若兩物體沿同一直線運動，且運動方向相同，如果兩物體間的距離逐漸增大，兩物

16、體的速度大小滿足什么關(guān)系?提示：當前面物體的速度大于后面物體的速度時，兩物體間的距離逐漸增大.,3.兩物體沿同一直線運動，后面的物體一定能追上前面的物體嗎？若要后面的物體逐漸靠近前面的物體，兩物體的速度大小滿足什么關(guān)系？提示：不一定.只有當后面物體的速度大于前面物體的速度時，二者才能逐漸靠近.,4.若兩物體沿同一直線運動，且運動方向相同，當兩物體間的距離最大或最小時，兩物體的速度大小滿足什么關(guān)系？提示：當后面物體的速度大于前面物體

17、的速度時，二者才能逐漸靠近.當前面物體的速度大于后面物體的速度時，兩物體間的距離逐漸增大，所以當兩物體速度相等時，兩物體間的距離最大或最小.,追及相遇問題1.追及相遇問題的注意事項(1)在追及相遇問題中“速度相等”(同向運動)是兩物體相距最近或最遠的臨界點，后面的物體能否追上前者往往需要考慮此時的位置關(guān)系.(2)在追及相遇問題中常有三類物理方程：①位移關(guān)系方程;②時間關(guān)系方程;③臨界關(guān)系方程.,2.在解決追及相遇類問題時，要緊抓

18、“一圖三式”，即：過程示意圖，時間關(guān)系式、速度關(guān)系式和位移關(guān)系式，另外還要注意最后對解的討論分析.3.分析追及相遇類問題時，要注意抓住題目中的臨界條件.,典例3 火車相撞事故時有發(fā)生，2010年10月2日，印尼中爪哇省發(fā)生火車相撞事故,造成數(shù)十人死亡.現(xiàn)有兩列火車在同一條軌道上行駛， 列車A以v1＝8 m/s的速度在鐵路上勻速行駛，由于調(diào)度失誤，列車B在其后面以速度v2＝20 m/s同向同軌道行駛，當列車B的司機發(fā)現(xiàn)前面L＝

19、600 m處的列車A時，立即合上制動器，此后列車B立即做勻減速運動，其加速度大小為a＝0.1 m/s2，請判斷兩列車是否相撞.,解答本題時要把握以下兩點：(1)此問題為臨界問題，速度相等是物體恰能追上或恰不相碰、間距最大或最小的臨界條件.(2)求出兩車速度相等時發(fā)生的位移，進行比較，作出判斷.,【規(guī)范解答】B車由v2＝20 m/s減速到v1＝8 m/s所需時間為t＝(v2－v1)/a＝120 s在此時間內(nèi)A、B兩車位移分別為s1＝

20、v1t＝960 ms2＝( v22- v12)/2a＝1 680 m,顯然s1＋L＜s2，所以兩車相撞.答案：兩車相撞,【變式備選】經(jīng)檢測，汽車A的制動性能為：以標準速度20 m/s在平直公路上行駛時，制動40 s后停下來.現(xiàn)A在平直公路上以20 m/s的速度行駛，發(fā)現(xiàn)前方180 m處有一貨車B以6 m/s的速度同向勻速行駛，司機立即制動，能否發(fā)生撞車事故？,【解析】汽車A制動時加速度大小a= m/s2=0.5 m/s2設(shè)在

21、t時刻兩車相遇，則有s1-s2=180 m即v0t+ at2-v2t=180 m，代入數(shù)據(jù)整理得：t2-56t+720=0解得t1=36 s(舍去)，t2=20 s<40 s，所以兩車相碰.答案：會發(fā)生撞車,典例4 (2010·新課標全國卷)短跑名將博爾特在北京奧運會上創(chuàng)造了100 m和200 m短跑項目的新世界紀錄，他的成績分別是9.69 s和19.30 s.假定他在100 m比賽時從發(fā)令到起跑的反應(yīng)時間是0

22、.15 s，起跑后做勻加速運動，達到最大速率后做勻速運動.200 m比賽時，反應(yīng)時間及起跑后加速階段的加速度和加速時間與100 m比賽時相同，但由于彎道和體力等因素的影響，以后的平均速率只有跑100 m時最大速率的96%.求：,(1)加速所用時間和達到的最大速率；(2)起跑后做勻加速運動的加速度的大小.(結(jié)果保留兩位小數(shù)),【思路點撥】求解此題應(yīng)把握以下三點：(1)反應(yīng)時間內(nèi)人處于靜止.(2)運動過程由兩段組成.(3)由加速度

23、的定義求加速度.,【規(guī)范解答】(1)設(shè)加速所用時間為t，勻速運動達到的最大速率為v，則有 t+v(9.69-0.15-t)=100 ① t+(19.30-0.15-t)×0.96v=200 ②由①②式聯(lián)立解得：t=1.29 s,v=11.24 m/s(2)設(shè)起跑后做勻加速運動的加速度大小為a，則a= 解得：a=8.71 m/s2 答案：(1

24、)1.29 s 11.24 m/s (2)8.71 m/s2,1.汽車進行剎車試驗，若速率從8 m/s勻減速至零，需用時間1 s，按規(guī)定速率為8 m/s的汽車剎車后滑行路程不得超過5.9 m，那么上述剎車試驗的滑行路程是否符合規(guī)定( )A.滑行路程為8 m，符合規(guī)定B.滑行路程為8 m，不符合規(guī)定C.滑行路程為4 m，符合規(guī)定D.滑行路程為4 m，不符合規(guī)定,【解析】選C.汽車剎車過程的平均速度為 =4 m/s

25、，則剎車位移s= =4 m，故C正確.,2.勻速運動的汽車從某時刻開始做勻減速剎車直至停止，若測得剎車時間為t，剎車位移為s，根據(jù)這些測量結(jié)果，可以( )A.求出汽車剎車的初速度，不能求出加速度B.求出汽車剎車的加速度，不能求出初速度C.求出汽車剎車的初速度、加速度及平均速度D.只能求出汽車剎車的平均速度,【解析】選C.由s= at2求得a，由vt=v0-at求得v0由 求平均速度，故C項正確.,3.(201

26、1·昆明高一檢測)汽車正在以12 m/s的速度在平直的公路上行駛,在它的正前方15 m處有一障礙物,汽車立即剎車做勻減速運動,加速度大小為6 m/s2,剎車后3 s末汽車和障礙物的距離為( )A.3 m B.6 m C.12 m D.9 m,【解析】選A.汽車剎車時間t減= =2 s<3 s,則剎車距離s= =12 m,故剎車后3 s末汽

27、車和障礙物的距離為Δs=(15-12) m=3 m,A正確,B、C、D錯誤.,4.2010年7月，中國海軍第六批護航艦隊赴索馬里海域執(zhí)行護航任務(wù)，中國海軍“蘭州”號導彈驅(qū)逐艦在一次執(zhí)行護航任務(wù)中，與商船在海上沿同一方向做直線運動，t＝0時刻兩船同時到達海上某一點并排行駛，如圖所示，直線a、b分別描述了軍艦和商船在0～20 s的運動情況，關(guān)于兩船之間的位置關(guān)系，下列說法正確的是 ( ),A.在0～10 s內(nèi)兩船逐漸靠近B.

28、在10～20 s內(nèi)兩船逐漸遠離C.在5～15 s內(nèi)兩船的位移相等D.在t＝10 s時兩船相遇,【解析】選C.在0～10 s內(nèi)，軍艦的速度一直比商船大，兩船應(yīng)逐漸遠離，則A不正確；在10～20 s內(nèi)，商船的速度一直比軍艦大，兩船逐漸靠近，則B不正確；在5～15 s內(nèi)，兩圖象與坐標軸圍成的面積相等，兩船的位移相等，則C正確；在t＝10 s時兩船速度相等，相距最遠，則D不正確，所以選C.,5.為了安全，公路上行駛的汽車間應(yīng)保持必要的距離.

29、某市規(guī)定，車輛在市區(qū)內(nèi)行駛的速度不得超過40 km/h.有一輛車發(fā)現(xiàn)前面20 m處發(fā)生交通事故后緊急剎車，緊急剎車產(chǎn)生的最大加速度為5 m/s2，反應(yīng)時間為t=0.6 s.經(jīng)測量，路面剎車痕跡為s=14.4 m.該汽車是否違章駕駛？是否會有安全問題？,【解析】設(shè)汽車剎車前的運動方向為正方向，則a=-5 m/s2，s=14.4 m，v=0由vt2-v02=2as，得剎車前的速度v0= m/s

30、=12 m/s即v0=43.2 km/h>40 km/h.設(shè)剎車過程中車運動的位移為s′,s′=v0t+s=12 m/s× 0.6 s+14.4 m=21.6 m＞20 m，故會有安全問題.答案：該車違章駕駛 有安全問題,一、選擇題(本題共5小題，每小題5分，共25分)1.2010年11月16日～21日,中國第八屆航展中我國殲-10戰(zhàn)機進行了單機表演.該戰(zhàn)機起飛前從靜止開始做勻加速直線運動,達到起飛速度v

31、所需時間為t,則起飛前的運動距離為 ( )A.vt B. C.2vt D.不能確定,【解析】選B.飛機從靜止開始做勻加速直線運動,由運動學方程得 所以B選項正確.,2.汽車甲沿著平直的公路以速度v0做勻速直線運動，當它路過某處的同時，該處有一輛汽車乙開始做初速度為零的勻加速

32、直線運動去追趕甲車，根據(jù)上述已知條件( )A.可求出乙車追上甲車時乙車的速度B.可求出乙車追上甲車時乙車所走的路程C.可求出乙車從開始起到追上甲車時所用的時間D.不能求出上述三者中的任何一個,【解析】選A.設(shè)乙車的加速度為a，兩車經(jīng)歷時間t相遇，由兩車的位移關(guān)系可知：v0t= at2；解得：t= 故乙車能追上甲車，乙車追上甲車時乙車速度為：v2=at=2v0，故A正確；由于乙車的加速度未知，所以追上的時間、乙車追上甲車

33、時乙車所走的路程都無法求出，故B、C、D均錯誤.,3.如圖為甲、乙兩物體在同一起跑線同時向同一方向做直線運動的v-t圖線，則以下說法正確的是( )A．甲、乙均做勻速直線運動B．甲、乙均做勻加速直線運動，乙的加速度大C．在t1時刻之前，乙的速度大D．在t1時刻，甲、乙兩物體相遇,【解析】選C.從圖象知，甲乙兩物體均做勻加速直線運動，A錯；速度圖象的斜率表示加速度，甲的加速度大，B錯；從圖象看出t1時刻前乙的速度大，C對；

34、速度圖象的交點表示物體速度相等，甲乙兩物體是同時同地向同一方向運動，由圖知，兩物體位移不相等，所以沒有相遇，D錯.,4.兩輛完全相同的汽車，沿水平直線一前一后勻速行駛，速度均為v0．若前車突然以恒定加速度剎車，在它停車后，后車以與前車相同的加速度開始剎車.已知前車在剎車過程中所行的距離為s0.若要保證兩車在上述情況下不相撞，則兩車在勻速行駛時應(yīng)保持的距離至少為( )A．s0 B． 2s0 C．3s0

35、 D．4s0,【解析】選B.方法一：作出前車剎車后兩車的v-t圖線，分別為圖中的AC和ABD．圖中三角形AOC的面積為前車剎車后的位移s0，梯形ABDO 的面積為前車剎車后后車的位移，由于前后兩車剎車的加速度相同，所以圖中AC∥BD，OC＝CD即梯形ABDO的面積是三角形AOC面積的三倍,SABDO=3SAOC=3s0,為了使兩車不發(fā)生相撞，兩車行駛時應(yīng)保持的距離至少是Δs＝SABDO-SAOC＝3s0-s0=2s0

36、.選B.,方法二：兩車的初速度相同，都為v0，末速度也相同，都為0，剎車加速度還相同，所以兩車的剎車距離相同.則兩車在勻速行駛時至少應(yīng)保持的距離就是前車剎車過程中后車通過的位移，s0= v0t/2, Δs= v0t=2s0.,5.(雙選)甲乙兩物體由同一地點同時向同一方向運動，甲做勻速運動，乙做初速度為零的勻加速直線運動，則在乙追上甲之前甲乙兩物體之間的距離( )A．逐漸增大 B.先增大后減小C.當甲乙

37、速度相等時最遠 D.當甲乙速度相等時最近,【解析】選B、C.由題意知，二者同時同地同向運動，且開始的一段時間甲速度大且在前面，所以間距先增大，隨著乙速度的增大，當乙的速度與甲的速度相等時相距最遠，以后乙的速度就超過了甲的速度，距離就逐漸減小，所以B、C對，A、D錯.,二、非選擇題(本題共3小題,共25分,要有必要的文字敘述)6.(7分)醉酒駕駛危害極大，如圖被網(wǎng)絡(luò)上評為“最牛的醉酒駕駛”，醉酒司機駕車以30 m/s 的速度在城

38、市平直路面狂奔，發(fā)現(xiàn)險情后經(jīng)1.5秒才做出剎車動作，剎車時車輛的加速度大小為5 m/s2,開始剎車后經(jīng)2秒汽車撞上路邊建筑，求：,(1)汽車剛要撞到路邊建筑時的速度；(2)若汽車撞上路邊建筑后，司機在安全帶和安全氣囊的作用下以200 m/s2的加速度減速，從司機發(fā)現(xiàn)險情到司機停止運動共經(jīng)過多長時間？,【解析】(1)由vt=v0-at得vt=30 m/s-2×5 m/s =20 m/s.(2)設(shè)從撞上建筑到司機靜止用時

39、為t，則由vt=v0-at得t=0.1 s.從司機發(fā)現(xiàn)險情到司機停止運動共經(jīng)過t總=(1.5+2+0.1)s=3.6 s.答案：(1)20 m/s (2)3.6 s,7.(8分)甲、乙兩汽車沿同一平直公路同向勻速運動,速度均為16 m/s.在前面的甲車緊急剎車,加速度為a1=3 m/s2,乙車由于司機的反應(yīng)時間為0.5 s而晚剎車,已知乙的加速度為a2=4 m/s2,為了確保乙車不與甲車相撞,原來至少應(yīng)保持多大的車距?,【解析】由

40、題意v0=16 m/s,t0=0.5 s,不相撞的臨界條件是乙追上甲時,二者的速度剛好相等,設(shè)為v,作出二者運動的過程示意圖,如圖所示.則vt=v0-a1t ①vt=v0-a2(t-t0) ②由①②得t=2 s,vt=10 m/s，因此甲、乙應(yīng)保持的車距：s=v0·t0+ (t-t0)- 代入數(shù)據(jù)得s=1.5 m,【規(guī)律方法】巧解追及問

41、題(1)要抓住一個條件,兩個關(guān)系一個條件:即兩者速度相等,它往往是物體間能否追上或兩者距離最大、最小的臨界條件,也是分析判斷的切入點.兩個關(guān)系:即時間關(guān)系和位移關(guān)系.通過畫草圖找出兩物體的位移關(guān)系是解題的突破口.(2)若被追趕的物體做勻減速直線運動,一定要注意追上前該物體是否已經(jīng)停止運動.(3)仔細審題，注意抓住題目中的臨界條件．同時注意v-t圖象的應(yīng)用.,8.(2011·長沙高一檢測)(10分)獵狗能以最大速度v1

42、=10 m/s 持續(xù)地奔跑，野兔只能以最大速度v2=8 m/s持續(xù)地奔跑．一只野兔在離洞窟s1=200 m處的草地上玩耍，被獵狗發(fā)現(xiàn)后，獵狗徑直朝野兔追來．野兔發(fā)現(xiàn)獵狗時，與獵狗相距s2=60 m，野兔立即掉頭跑向洞窟．設(shè)獵狗、野兔、洞窟在同一直線上，求：野兔的加速度至少要多大才能保證安全回到洞窟．,【解析】設(shè)野兔的加速度至少為a才能安全回洞窟，時間為t對獵狗s1+s2=v1t得t=26 s對野兔若一直加速，則到達洞窟的速度v=