匀变速直线运动以及汽车的行驶安全要求(含例题讲解)课件.ppt
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- 变速 直线运动 以及 汽车 行驶 安全 要求 例题 讲解 课件
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1、匀变速直线运动以及汽车的行驶安全要求(含例题讲解)请回顾我们学习过的内容,尝试总结运动学公式请回顾我们学习过的内容,尝试总结运动学公式.三个位移关系式的用法三个位移关系式的用法1.1.三个位移公式三个位移公式s=s=s=vs=v0 0t+att+at2 2 s=s=0tv+vt21222t0v-v2a2.2.应用时注意的三点应用时注意的三点(1)(1)公式仅适用于匀变速直线运动公式仅适用于匀变速直线运动.(2)(2)解题时选择哪个公式,要看已知条件,若有初、末速度解题时选择哪个公式,要看已知条件,若有初、末速度和时间,无加速度,可用式,若有初速度、加速度和时和时间,无加速度,可用式,若有初速度
2、、加速度和时间间t t,可用式;若有初、末速度和加速度,无时间,可用,可用式;若有初、末速度和加速度,无时间,可用式式.选用公式时要以尽量减少未知量为原则,选择正确的选用公式时要以尽量减少未知量为原则,选择正确的公式能给运算带来很大方便公式能给运算带来很大方便.(3)(3)公式皆为矢量式,除时间公式皆为矢量式,除时间t t外,所有量皆为矢量外,所有量皆为矢量.匀变速直线运动的公式匀变速直线运动的公式1.1.速度公式:速度公式:v vt t=v=v0 0+at.+at.2.2.位移公式:位移公式:s=vs=v0 0t+att+at2 2.3.3.平均速度公式:平均速度公式:v v平均平均=(v=
3、(v0 0+v+vt t)/2=v)/2=vt/2t/2.4.4.位移位移速度公式:速度公式:v vt t2 2-v-v0 02 2=2as.=2as.12典例典例1 (1 (双选双选)质点由静止开始做匀加速直线运动,第质点由静止开始做匀加速直线运动,第1 s1 s内位移为内位移为2 m2 m,关于它的运动情况,下列说法正确的是,关于它的运动情况,下列说法正确的是A.A.第第1 s1 s内平均速度为内平均速度为2 m/s2 m/sB.B.第第1 s1 s末的速度为末的速度为2 m/s2 m/sC.C.第第2 s2 s内的位移为内的位移为4 m4 mD.D.运动过程中的加速度为运动过程中的加速度
4、为4 m/s4 m/s2 2知,第知,第1 s1 s内的平均速度内的平均速度 =2 m/s =2 m/s,所以,所以A A正确;正确;由匀加速直线运动的平均速度公式由匀加速直线运动的平均速度公式 知,第知,第1 s1 s末末的速度的速度v vt t=-v=-v0 0=2=22 m/s-0=4 m/s2 m/s-0=4 m/s,所以,所以B B不正确;不正确;sv=ts2 mv=t1 s0tv+vv=22v由初速度为零的匀加速直线运动的位移公式由初速度为零的匀加速直线运动的位移公式s=ats=at2 2得,得,加速度加速度a=4 m/sa=4 m/s2 2,进一步我们可求得第,进一步我们可求得第
5、2 s2 s内的位移内的位移s s1 1=at=at2 2-at-at2 2=4 m/s4 m/s2 2(2 s)(2 s)2 2-4 m/s4 m/s2 2(1 s)(1 s)2 2=8 m-2 m=6 m=8 m-2 m=6 m,所以,所以C C不正确,不正确,D D正确正确.12222s2 2 m=t(1 s)12121212 【变式备选】如图所示,物块以【变式备选】如图所示,物块以4 m/s4 m/s的初速度,从的初速度,从A A点冲上斜面,途点冲上斜面,途经经B B点时的速度只有经过点时的速度只有经过A A点时速度的点时速度的一半,已知一半,已知AB=0.75 mAB=0.75 m,
6、物块滑到斜面,物块滑到斜面顶端顶端C C时,速度恰好变为时,速度恰好变为0 0,若物块在斜面上做匀变速直线,若物块在斜面上做匀变速直线运动运动.求:求:(1)(1)物块在斜面上运动的加速度大小物块在斜面上运动的加速度大小.(2)(2)斜面总长度斜面总长度.(3)(3)物块由物块由A A滑到滑到C C所用时间所用时间.【解析】【解析】(1)(1)由题意知:由题意知:v vA A=4 m/s,v=4 m/s,vB B=v=vA A=2 m/s,=2 m/s,s sABAB=0.75 m.=0.75 m.由由2as=v2as=vt t2 2-v-v0 02 2得得a=m/sa=m/s2 2=-8 m
7、/s=-8 m/s2 2,即加速度大小为,即加速度大小为8 m/s8 m/s2 2.(2)(2)由由2as=v2as=vt t2 2-v-v0 02 2得得:s:sACAC=m=1 m.=m=1 m.(3)(3)由由v vt t=v=v0 0+at+at得得t=0.5 s.t=0.5 s.答案:答案:(1)8 m/s(1)8 m/s2 2 (2)1 m (3)0.5 s(2)1 m (3)0.5 s1222BAABv-v4-16=2s1.522CAv-v0-16=2a-16 CAv-v0-4=sa-81.1.什么是反应距离什么是反应距离?反应距离的大小与什么因素有关反应距离的大小与什么因素有关
8、?提示:提示:(1)(1)反应距离是指在反应时间内汽车行驶的距离;反应距离是指在反应时间内汽车行驶的距离;(2)(2)反应距离的大小取决于反应时间的长短和汽车速度的大反应距离的大小取决于反应时间的长短和汽车速度的大小小.2.2.什么是刹车距离什么是刹车距离?刹车距离取决于什么因素刹车距离取决于什么因素?提示:提示:(1)(1)刹车距离是指从制动刹车开始汽车减速行驶到停刹车距离是指从制动刹车开始汽车减速行驶到停止所走过的距离;止所走过的距离;(2)(2)刹车距离取决于路面情况和汽车的速度刹车距离取决于路面情况和汽车的速度.3.3.什么是停车距离什么是停车距离?停车距离与安全距离存在什么关系停车距
9、离与安全距离存在什么关系?提示:提示:(1)(1)停车距离为反应距离与刹车距离二者之和;停车距离为反应距离与刹车距离二者之和;(2)(2)安全距离应大于停车距离安全距离应大于停车距离.4.4.行车安全问题中反应时间内车辆做什么运动行车安全问题中反应时间内车辆做什么运动?位移公式是位移公式是什么什么?提示:提示:(1)(1)反应时间内反应时间内,车辆做匀速直线运动车辆做匀速直线运动.(2)(2)位移公式是位移公式是s=vs=v0 0t.t.5.5.处理行车安全问题时处理行车安全问题时,刹车时间内车辆做什么运动刹车时间内车辆做什么运动?位移位移公式如何公式如何?提示:提示:(1)(1)刹车时间内通
10、常认为车辆做匀减速直线运动刹车时间内通常认为车辆做匀减速直线运动.(2)(2)位移公式是位移公式是s=vs=v0 0t-att-at2 212一、影响安全距离的因素一、影响安全距离的因素1.1.主观因素:司机必须反应敏捷,行动迅速,沉着冷静,主观因素:司机必须反应敏捷,行动迅速,沉着冷静,具有良好的心理素质,不能酒后驾车,不能疲劳驾驶,精具有良好的心理素质,不能酒后驾车,不能疲劳驾驶,精力高度集中力高度集中2.2.客观因素:汽车的状况、天气和路面是影响安全距离的客观因素:汽车的状况、天气和路面是影响安全距离的重要因素,雨天路面湿滑,冬天路面结冰,轮胎磨损严重重要因素,雨天路面湿滑,冬天路面结冰
11、,轮胎磨损严重等都会造成刹车距离的增大等都会造成刹车距离的增大,从而导致车辆的安全距离增大从而导致车辆的安全距离增大.二、求解汽车行驶安全问题的思路和方法二、求解汽车行驶安全问题的思路和方法(1)(1)建立物理模型:在反应时间内汽车做匀速直线运动,刹建立物理模型:在反应时间内汽车做匀速直线运动,刹车时间内做匀减速直线运动车时间内做匀减速直线运动.(2).(2)根据题目给出条件,画出根据题目给出条件,画出示意图示意图.(3).(3)灵活选用公式,匀变速直线运动的公式多,推灵活选用公式,匀变速直线运动的公式多,推论多、解题时要灵活选择,同时要注意公式中论多、解题时要灵活选择,同时要注意公式中v v
12、0 0、v vt t、a a、s s都是矢量,通常以都是矢量,通常以v v0 0方向为正方向,其余矢量用正、负号方向为正方向,其余矢量用正、负号表示表示.(4).(4)借助借助v-tv-t、s-ts-t图象分析物体的运动情况图象分析物体的运动情况.典例典例2 2 驾驶手册规定具有良好刹车性能的汽车在以驾驶手册规定具有良好刹车性能的汽车在以80 km/h80 km/h的速率行驶时,可以在的速率行驶时,可以在56 m56 m的距离内刹住;在以的距离内刹住;在以48 km/h48 km/h的速率行驶时,可以在的速率行驶时,可以在24 m24 m的距离内刹住的距离内刹住.假设对假设对这两种速率,驾驶员
13、的反应时间这两种速率,驾驶员的反应时间(在反应时间内驾驶员来不在反应时间内驾驶员来不及使用刹车,车速不变及使用刹车,车速不变)与刹车产生的加速度都相同,则驾与刹车产生的加速度都相同,则驾驶员的反应时间是多少?驶员的反应时间是多少?求解此题应把握以下三点求解此题应把握以下三点:(1)(1)反应时间内汽车做匀速运动反应时间内汽车做匀速运动.(2)(2)刹车过程中汽车做末速度为零的匀减速直线运动刹车过程中汽车做末速度为零的匀减速直线运动.(3)(3)将速度单位将速度单位km/hkm/h转化为国际单位转化为国际单位m/s.m/s.【规范解答】本题主要考查分析能力,刹车时既有匀速运【规范解答】本题主要考
14、查分析能力,刹车时既有匀速运动阶段,又有减速运动阶段,故需分析出运动特征;在减动阶段,又有减速运动阶段,故需分析出运动特征;在减速阶段可避开时间,应用公式速阶段可避开时间,应用公式v vt t2 2-v-v0 02 2=2as=2as较方便较方便.设反应时间为设反应时间为t t,加速度为,加速度为a a,由题意可知,时速为,由题意可知,时速为80 km/h80 km/h时:在反应时间内位移为时:在反应时间内位移为s s1 1=v=v1 1t=t=t t 刹车过程据公式刹车过程据公式v vt t2 2-v-v0 02 2=2as=2as得:得:s s2 2=/2a=/2a 则则s s1 1+s+
15、s2 2=56 m =56 m 803.6221v80=()2a3.6同理时速为同理时速为48 km/h48 km/h时:时:ss1 1=v=v2 2t=t=t t ss2 2=/2a =/2a 则则ss1 1+s+s2 2=24 m =24 m 由以上各式联立解得由以上各式联立解得t=0.72 s.t=0.72 s.答案:答案:0.72 s0.72 s483.6222v48=()2a3.6 【规律方法】【规律方法】刹车问题的求解技巧刹车问题的求解技巧(1)(1)刹车过程可看作反方向、初速度刹车过程可看作反方向、初速度v v0 0=0=0的匀加速直线运动的匀加速直线运动.(2)(2)刹车过程中
16、若题目相关的物理量无时间,可选用刹车过程中若题目相关的物理量无时间,可选用v vt t2 2-v-v0 02 2=2as=2as,若题目相关的物理量无加速度,若题目相关的物理量无加速度.可选用可选用s=vt.【变式备选】【变式备选】(2011(2011东莞高一检测东莞高一检测)一汽车以一汽车以20 m/s20 m/s的速度在公路上匀速行驶的速度在公路上匀速行驶,发现前方有一障碍物后急刹车发现前方有一障碍物后急刹车,刹车时加速度大小为刹车时加速度大小为5 m/s5 m/s2 2,求:求:(1)(1)刹车刹车5 5秒后的位移秒后的位移.(2)(2)如果驾驶员的反应时间是如果驾驶员的反应时间是0.5
17、 s,0.5 s,则汽车以则汽车以20 m/s20 m/s的速度的速度在公路上匀速行驶时在公路上匀速行驶时,驾驶员至少应距离障碍物多远发现障驾驶员至少应距离障碍物多远发现障碍物碍物,才不会发生事故才不会发生事故?【解析】以汽车初速度方向为正方向【解析】以汽车初速度方向为正方向,根据匀变速直线运动根据匀变速直线运动规律规律(1)(1)已知已知v v0 0=20 m/s a=-5 m/s=20 m/s a=-5 m/s2 2,当当v vt t=0=0时时,由由a=a=得,得,刹车时间刹车时间t t0 0=4 s=4 s,汽车在汽车在4 s4 s末已经停止末已经停止,所以所以5 s5 s内的位移就是
18、内的位移就是4 s4 s内的位移,内的位移,s=s=4 m=40 m.4 m=40 m.t0v-vt0-20 s-50t0v+v20+0t=22(2)(2)在反应时间内汽车做匀速直线运动,在反应时间内汽车做匀速直线运动,s s1 1=v=v0 0t t1 1=20=200.5 m=10 m0.5 m=10 m,最小距离最小距离s s2 2=s+s=s+s1 1=40 m+10 m=50 m=40 m+10 m=50 m答案答案:(1)40 m (2)50 m:(1)40 m (2)50 m1.1.若两物体的运动轨迹有交点,能否认为两物体相遇了?若两物体的运动轨迹有交点,能否认为两物体相遇了?两
19、物体相遇的条件是什么?两物体相遇的条件是什么?提示:两物体的轨迹有交点并不能认为两物体一定相遇,提示:两物体的轨迹有交点并不能认为两物体一定相遇,因为两物体很可能先后经过同一位置而不是同时到达同一因为两物体很可能先后经过同一位置而不是同时到达同一位置,两物体相遇的条件是同一时刻到达同一位置位置,两物体相遇的条件是同一时刻到达同一位置.2.2.若两物体沿同一直线运动,且运动方向相同,如果两物若两物体沿同一直线运动,且运动方向相同,如果两物体间的距离逐渐增大,两物体的速度大小满足什么关系体间的距离逐渐增大,两物体的速度大小满足什么关系?提示:当前面物体的速度大于后面物体的速度时,两物体提示:当前面
20、物体的速度大于后面物体的速度时,两物体间的距离逐渐增大间的距离逐渐增大.3.3.两物体沿同一直线运动,后面的物体一定能追上前面的两物体沿同一直线运动,后面的物体一定能追上前面的物体吗?若要后面的物体逐渐靠近前面的物体,两物体的物体吗?若要后面的物体逐渐靠近前面的物体,两物体的速度大小满足什么关系?速度大小满足什么关系?提示:不一定提示:不一定.只有当后面物体的速度大于前面物体的速度只有当后面物体的速度大于前面物体的速度时,二者才能逐渐靠近时,二者才能逐渐靠近.4.4.若两物体沿同一直线运动,且运动方向相同,当两物体若两物体沿同一直线运动,且运动方向相同,当两物体间的距离最大或最小时,两物体的速
21、度大小满足什么关系?间的距离最大或最小时,两物体的速度大小满足什么关系?提示:当后面物体的速度大于前面物体的速度时,二者才提示:当后面物体的速度大于前面物体的速度时,二者才能逐渐靠近能逐渐靠近.当前面物体的速度大于后面物体的速度时,两当前面物体的速度大于后面物体的速度时,两物体间的距离逐渐增大,所以当两物体速度相等时,两物物体间的距离逐渐增大,所以当两物体速度相等时,两物体间的距离最大或最小体间的距离最大或最小.追及相遇问题追及相遇问题(1)(1)在追及相遇问题中在追及相遇问题中“速度相等速度相等”(同向运动同向运动)是两物体相是两物体相距最近或最远的临界点,后面的物体能否追上前者往往需距最近
22、或最远的临界点,后面的物体能否追上前者往往需要考虑此时的位置关系要考虑此时的位置关系.(2)(2)在追及相遇问题中常有三类物理方程:在追及相遇问题中常有三类物理方程:位移关系方程位移关系方程;时间关系方程时间关系方程;临界关系方程临界关系方程.2.2.在解决追及相遇类问题时,要紧抓在解决追及相遇类问题时,要紧抓“一图三式一图三式”,即:,即:过程示意图,时间关系式、速度关系式和位移关系式,另过程示意图,时间关系式、速度关系式和位移关系式,另外还要注意最后对解的讨论分析外还要注意最后对解的讨论分析.3.3.分析追及相遇类问题时,要注意抓住题目中的临界条件分析追及相遇类问题时,要注意抓住题目中的临
23、界条件.典例典例3 3 火车相撞事故时有发生,火车相撞事故时有发生,20102010年年1010月月2 2日,印尼中爪哇省日,印尼中爪哇省发生火车相撞事故发生火车相撞事故,造成数十人死造成数十人死行驶,行驶,列车列车A A以以v v1 18 m/s8 m/s的速度在铁路上匀速行驶,由于的速度在铁路上匀速行驶,由于调度失误,列车调度失误,列车B B在其后面以速度在其后面以速度v v2 220 m/s20 m/s同向同轨道行同向同轨道行驶,当列车驶,当列车B B的司机发现前面的司机发现前面L L600 m600 m处的列车处的列车A A时,立即时,立即合上制动器,此后列车合上制动器,此后列车B B
24、立即做匀减速运动,其加速度大小立即做匀减速运动,其加速度大小为为a a0.1 m/s0.1 m/s2 2,请判断两列车是否相撞,请判断两列车是否相撞.解答本题时要把握以下两点:解答本题时要把握以下两点:(1)(1)此问题为临界问题,速度相等是物体恰能追上或恰不相此问题为临界问题,速度相等是物体恰能追上或恰不相碰、间距最大或最小的临界条件碰、间距最大或最小的临界条件.(2)(2)求出两车速度相等时发生的位移,进行比较,作出判断求出两车速度相等时发生的位移,进行比较,作出判断.【规范解答】【规范解答】B B车由车由v v2 220 m/s20 m/s减速到减速到v v1 18 m/s8 m/s所需
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