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§2.4 匀变速直线运动汽车行驶安全
【学习目标】
1、知识与技能
掌握匀变速直线运动的几个基本公式。
2、过程与方法
通过解决实际问题,运用物理规律对实际生活中的现象进行合理分析、解决问题和实际分析结果的能力。
3、情感态度与价值观
1) 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。
2) 通过活动获得成功的快乐,培养参与物理学习的兴趣,提高学习的自信心
【学习重点】
掌握匀变速直线运动规律,并加以应用
【知识要点】
1、匀变速直线运动的规律
vt=v0+at  s=v0t+at2  υt202=2as
2、规律的应用:汽车行驶安全
反应时间:人从发现情况到采取相应行动经过的时间叫反应时间t
反应距离:在反应时间内汽车保持原驾驶速度行驶所通过的距离S1=v0t
刹车距离:制动刹车后开始做匀减速直线运动到汽车完全停止运动所通过的距离
停车距离:从驾驶员发现情况到汽车完全停下来的素所通过的距离. S=s1+s2
安全距离:应该大于一定情况下的停车距离.s>s
【典型例题】
【例1】高速公路给人们出行带来了方便,但是因为在高速公路上行驶的车辆速度大,雾天往往出现十几辆车追尾连续相撞的事故,因此大雾天要关闭高速公路.如果汽车在高速公路上正常行驶的速度为120km/h,汽车刹车产生的最大加速度为8m/s2.某天有薄雾,能见度约为40m,为安全行驶,避免追尾连续相撞,汽车行驶速度应作何限制?(设司机反应时间为0.6s)
  思路:可以要求车在40m的位移内速度减为零,或者要求在速度减为零的时间内前进的位移不超过40m.反应时间内车仍是匀速行驶的.
  解析:正常行驶速率:v0=120km/hm/s=33.3m/s
  设限制时速为,则:0.6≤40(a=-8m/s2
  解得:≤21m/s=75.6km/h
  【例2】一辆轿车违章超车,以108km/h的速度驶入左侧逆行道时,猛然 发现前方80m处一辆卡车正以72km/h的速度迎面驶来,两车司机同时刹车,刹车加速度大小都是10m/s2,两司机的反应时间(即司机发现险情到实施刹车所经历的时间)都是△t.试问△t是何数值,才能保证两车不相撞?
  思路:两车减速到零时,走过的路程之和不应超过80m.
  解析:假设反应时间为△t时两车恰不相撞,两车的初速度分别为v1v2
  即v1=108km/h=30m/s;v2=72km/h=20m/s
  由vt2v02=2as得:(v1v2)×△ts
  代入数值得:(30+20)△t=80
  解得△t=0.3s.所以要求反应时间应小于0.3s.
规律总结
利用匀变速直线运动规律处理实际问题实际就是对公式的变形应用.
  在处理司机刹车问题时,注意反应,时间.汽车的运动实际是先经过一段匀速直线运动,后做匀减速直线运动.
  在处理追赶和相遇问题时,注意抓住运动的位移关系、速度关系(速度相等时,间距最大或最小)及时间关系(同时出发,时间相同;先后出发,存在时间差).
【当堂反馈】
  1.在研究下述运动时,能把物体看作质点的是 [  ]
  A.研究地球的自转效应
  B.研究乒乓球的旋转效应
  C.研究火车从南京到上海运行需要的时间
  D.研究一列火车通过长江大桥所需的时间
  2.下列说法正确的是 [  ]
  A.运动物体在某一时刻的速度可能很大而加速度可能为零
  B.运动物体在某一时刻的速度可能为零而加速度可能不为零
  C.在初速度为正、加速度为负的匀变速直线运动中,速度不可能增大
  D.在初速度为正、加速度为正的匀变速直线运动中,当加速度减小时,它的速度也减小
  3.沿一条直线运动的物体,当物体的加速度逐渐减小时,下列说法正确的是 [  ]
  A.物体运动的速度一定增大
  B.物体运动的速度一定减小
  C.物体运动速度的变化量一定减小
  D.物体运动的路程一定增大
  4.1表示甲、乙两个作直线运动的物体相对于同一个坐标原点的s-t图象,下列说法中正确的是 [  ]
  A.甲、乙都作匀变速直线运动
  B.甲、乙运动的出发点相距s1
  C.乙比甲早出发t1 时间
  D.乙运动的速率大于甲运动的速率
  5.对于自由落体运动,下列说法正确的是 [  ]
  A.1s内、2s内、3s内……的位移之比是135∶…
  B.1s末、2s末、3s末的速度之比是13 5
  C.在第1s内、第2s内、第3s内的平均速度之比是135
  D.在相邻两个1s内的位移之差都是9.8m
  6.物体作匀加速直线运动,已知第 1s末的速度是 6m/s,第 2s末的速度是 8m/s,则下面结论正确的是 [  ]
  A.物体的初速度是 3m/s
  B.物体的加速度是 2m/s2
  C.任何 1s内的速度变化都是 2m/s
  D. 1s内的平均速度是 6m/s
  7.如图2所示的v-t图象中,表示物体作匀减速运动的是 [  ]
 
  8.某作匀加速直线运动的物体,设它运动全程的平均速度是v1,运动到中间时刻的速度是v2,经过全程一半位置时的速度是v3,则下列关系中正确的是 [  ]
  A.v1v2v3
  B.v1v2=v3
  C.v1=v2v3
  D.v1v2=v3
  9.物体沿一条直线作加速运动,从开始计时起,第1s内的位移是1m,第2s内的位移是2m,第3s内的位移是3m,第运动汽车4s内的位移是4m,由此可知 [  ]
  A.此物体一定作匀加速直线运动
  B.此物体的初速度是零
  C.此物体的加速度是1m/s2
  D.此物体在前4s内的平均速度是2.5m/s
  10.某物体作匀加速直线运动,先后通过AB两点,经A点时速度是vA,经B点时速度是vB,则下列说法正确的是 [  ]
 
  D.通过AB段的中点时的瞬时速度等于 AB段的位移和所用时间的比值
  11.几个作匀变速直线运动的物体,在相同时间内位移最大的是 [  ]
  A.加速度最大的物体
  B.初速度最大的物体
  C.末速度最大的物体
  D.平均速度最大的物体
  12.3是甲乙两物体从同一地点沿同一方向运动的速度图线,其中t2=2t1,则 [  ]
  A.t1 时刻乙物体在前,甲物体在后
  B.甲的加速度比乙大
  C.t1时刻甲乙两物体相遇
  D.t2 时刻甲乙两物体相遇
【参考答案】
1.C  2.AB  3.D  4.BD  5.CD  6.BC  7.B  8.C  9.D 10.AB  11.D  12.AD
【达标训练】
1. 伽利略对自由落体的研究,开创了研究自然规律的科学方法,这就是(    )
A.对自然现象进行总结归纳的方法
B.用科学实验进行探究的方法
C.对自然现象进行总结归纳,并用实验进行验证的方法
D.抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法
2. 一辆农用“小四轮”漏油,假如每隔l s漏下一滴,车在平直公路上行驶,一位同学根据漏在路面上的油滴分布,分析“小四轮”的运动情况(已知车的运动方向)。下列说法中正确的是(    )
    A.当沿运动方向油滴始终均匀分布时,车可能做匀速直线运动
    B.当沿运动方向油滴间距逐渐增大时,车一定在做匀加速直线运动
    C.当沿运动方向油滴间距逐渐增大时,车的加速度可能在减小
    D.当沿运动方向油滴间距逐渐增大时,车的加速度可能在增大
3. 自由落体运动的在任何两个相邻1s内的位移差(g=10 m/s2)为 (    )
    A.1m        B.5m        C.10m        D.不能确定
4. 据《科技日报》报道,科学家正在研制一种可以发射小型人造卫星的超级大炮,它能够将一个体积为2m3(底面面积约为0.8 m2)、质量为400的人造卫星由静止开始从大炮中以300m/s的速度发射出去,再加上辅助火箭的推进,将卫星最终送入轨道,发射部分有长650m左右的加速管道,内部分隔成许多气室,当卫星每进入一个气室,该气室的甲烷、空气混合物便点燃产生推力,推动卫星加速,其加速度可看做恒定的,据此,你估算一下这种大炮的加速度大小为(    )
    A.69.2m/s2      B.0.46m/s2      C.138.5m/s2      D.不能确定
5. 做匀加速直线运动的列车出站时,车头经过站台某点O时速度是1m/s,车尾经过O点时
的速度是7 m/s,则这列列车的中点经过O点时的速度为
A.5 m/s                                B.5.5 m/s
C.4 m/s                                D.3.5 m/s
6. 一物体做匀减速直线运动,初速度为10m/s,加速度大小为1m/s2,则物体在停止运动前ls内的平均速度为(    )
    A.5.5 m/s          B.5 m/s    C.l m/s          D.0.5 m/s
7. 铁路员工常用来估测火车在铁轨上行驶速度的一种方法是:火车在两站间正常行驶时,一般可看作匀速运动。根据车轮通过两段铁轨交接处时发出的响声来估测火车的速度。从车轮的某一次响声开始计时,并从此之后数着车轮响声的次数。若在一分半钟内共听到66次响声。已知每段铁轨长25m,根据这些数据,估测该火车的速度是(    )
    A.18.3m/s      B.16.7m/s      C.40m/s        D.60m/s
8. 物体的初速度为v0恒定的加速度a做匀加速直线运动如果要使物体速度增大到
初速度的n倍则在这个过程中物体通过的位移是(    )
A.        B.            C.        D.
9. 小球在斜面上从静止开始匀加速下滑进入水平面后又做匀减速直线运动直至停止。在图2—1中可以反映这一运动过程小球的速率随时间的变化情况的(    )
                          图2—1
10. 一物体t0=0时刻开始做匀减速直线运动发生一段位移所用时间为t设位移中点时刻为t1速度为v1时间中点时刻为t2速度为v2下列说法正确的是(    )
A.t1=t2v1=v2      B.t1>t2v1v 2    C.t1<t2v1v2        D.t1<t2v1v2
11. 做初速度为零的匀加速直线运动的物体在时间T 内通过位移s1到达A点,接着在时间T
内又通过位移s2到达B点,则以下判断正确的是(    )