物理 必修1 广东教育版 第二章 第四节 匀变速直线运动与汽车行驶安全[配套课件].ppt

1、第四节 匀变速直线运动与汽车行驶安全,1.反应时间,反应时间,0.51.5 s,(1)人从发现情况到采取相应措施经过的时间叫_. (2)正常人的反应时间为_，如果酒后驾驶，反 应时间至少会增加 23 倍.,2.反应距离,匀速直线,反应距离,vt反,(1)在反应时间内汽车做_运动. (2)汽车在反应时间内行驶的距离称为_. (3)反应距离 s反 取决于反应时间 t反 和车速 v 的大小，反应 距离 s反_.,3.停车距离与安全距离 (1)汽车从开始刹车到完全停下来，汽车做减速运动所通过 的距离叫做_，刹车距离 s刹_.刹车距离 的长短取决于路面情况、汽车行驶速度和汽车轮胎的质量. (2)反应距离

2、 s反和刹车距离 s刹之和叫做_， s停_. (3)安全距离大于一定情况下的停车距离.,刹车距离,停车距离,4.某驾驶员手册规定具有良好刹车性能的汽车在以 90 km/h 的速率行驶时，可以在 55 m 的距离内被刹住；在以 54 km/h 的 速率行驶时，可以在 24 m 的距离内被刹住，假设对于这两种速 率，驾驶员所允许的反应时间及刹车的加速度大小都相同，则驾,驶员允许的反应时间约为(,),A.0.5 s,B.0.7 s,C.1.5 s,D.2 s,答案：B,知识点 1 汽车行驶安全问题 重视交通安全问题，关系到千百万人的生命安全与家庭幸 福，为了安全，在行驶途中，车与车之间必须保持一定的

3、距离. 因为驾驶员看见某一情况到采取制动动作的时间里，汽车仍要 通过一段距离(反应距离 s反vt反)，而采取刹车后汽车又会运动,下表给出汽车在不同速度下的反应距离和刹车距离等数,据，请分析数据，完成表格.,在高速公路上，有时会发生“追尾”事故后面的汽车 撞上前面的汽车.请从后车的运动考虑，分析一下造成“追尾” 事故的原因有哪些？,解析：v75 km/h 的停车距离为 15 m38 m53 m.由速度 和反映距离得出反应时间为t0.72 s，v90 km/h 的反应距离,答案：53 18 55 从后车的运动考虑，造成“追尾”的原因主要有以下几个 方面：(1)车速过快；(2)跟前车的车距过小；(3

4、)司机的反应较迟 缓；(4)车的制动性能较差.,1.反应距离,反应时间是指信息传达至驾驶员后到驾驶员根据信息作出 有效反应动作的时间间隔.反应距离决定于反应时间和车的行 驶速度.s反vt反.,2.刹车距离,刹车过程做匀减速运动，刹车距离的大小取决于车的初速,3.停车距离与安全距离,停车距离包含反应距离和刹车距离两部分，,安全距离大于一定情况下的停车距离.,【例 1】 广深高速公路的最高车速限制为 120 km/h.设某人 驾车正以最高时速沿平直高速公路行驶，该车刹车时产生的加 速度大小为 5 m/s2，司机的反应时间为 0.60.7 s.请分析一下， 应该如何计算行驶时的安全车距？,解：当司机

5、发现紧急情况后，在反应时间内，汽车仍以原 来的速度做匀速直线运动；刹车后，汽车匀减速滑行.所以刹车 过程中汽车先后做着两种不同的运动，行驶中的安全车距应等 于两部分位移之和.其运动情况如图 2-4-1 所示.,图 2-4-1,为确保行车安全，反应时间应取 0.7 s 计算.汽车原来的速度 v0120 km/h33.3 m/s.在反应时间 t10.7 s 内，汽车做匀速直,线运动的位移为,s1v0t133.30.7 m23.3 m,刹车后，汽车做匀减速直线运动，滑行距离为,所以行驶时的安全车距应为 ss1s223.3 m110.9 m134.2 m.,【触类旁通】,1.汽车在高速公路上行驶的速度

6、为 108 km/h，驾驶员突然 发现前方发生交通事故，马上紧急刹车，但仍然发生交通事故. 已知驾驶员的反应时间为 0.6 s，汽车的刹车加速度大小为 6 m/s2，则驾驶员发现事故时，汽车离交通事故的距离 s 不大于 多少？,解：刹车后汽车做匀减速直线运动，但仍发生交通事故， 说明驾驶员发现事故时，汽车离交通事故的距离小于刹车距离. 汽车的反应距离 s反vt300.6 m18 m,汽车离交通事故的距离不大于 ss反s刹(1875) m93 m.,知识点2 追及和相遇问题,上面我们分析汽车的行驶安全问题时，选取的是一种常见 的简单情况，只需研究一辆汽车的运动情况就可以了.现实中许 多事故发生在

7、两辆都行驶着的汽车上，在这种情况下研究汽车 行驶安全问题很复杂，需同时分析两辆车的运动情况，如何找 出相关的物理量和临界条件呢？,答案：解决的思路和方法可归结为“追及”和“相遇”问 题.两个同向运动物体的运动情况称为追及问题，两个相向运动 物体的运动情况称为相遇问题.追及和相遇问题的主要特征都 相同，都是运动过程中两个物体同时到达同一位置.,1.追及问题的两类情况,(1)若后者能追上前者，追上时，两者处于同一位置，且后,者速度一定不小于前者速度.,(2)若追不上前者，则当后者速度与前者速度相等时，两者,相距最近.,2.相遇问题的两类情况,(1)同向运动的两物体追及并相遇.,(2)相向运动的物体

8、，当各自发生的位移大小之和等于开始,时两物体间的距离时即相遇.,3.分析追及和相遇问题的注意点,(1)条件：两物体的速度相等时两物体间距离最大、最小，,恰好追上或恰好追不上.,(2)两个关系：时间关系和位移关系.,(3)若被追赶的物体做匀减速运动，一定要注意追上前该物,体是否已经停止运动.,【例 2】甲、乙两运动员在训练交接棒的过程中发现：甲经 短距离加速后能保持 9 m/s 的速度跑完全程；乙从起跑后到接棒 前的运动是匀加速的.为了确定乙起跑的时机，需在接力区前适 当的位置设置标记.在某次练习中，甲在接力区前 s013.5 m 处作 了标记，并以 v9 m/s 的速度跑到此标记时向乙发出起跑

9、口令.,乙在接力区的前端听到口令时起跑，并恰好在速度达到与甲相同 时被甲追上，完成交接棒.已知接力区的长度 L20 m.求：,(1)此次练习中乙在接棒前的加速度 a.,(2)在完成交接棒时乙离接力区末端的距离.,解：设甲从离接力区 s013.5 m 处到赶上乙所用时间为 t， 乙从开始起跑到被甲追上，跑的路程为 s，甲、乙二人所用时间 相等.,对甲：s0svt,由以上各式可解得：a3 m/s2，t3 s，s13.5 m 完成交接棒时，乙离接力区末端的距离为 Ls20 m13.5 m6.5 m.,【触类旁通】,2.(2013 年惠州东江中学期中)一辆值勤的警车停在公路边， 当警员发现从他旁边以

10、10 m/s 的速度匀速行驶的货车严重超载 时，决定前去追赶，经过 5.5 s 后警车发动起来，并以 2.5 m/s2 的加速度做匀加速运动，但警车的行驶速度必须控制在 90 km/h 以内.问：,(1)警车发动后经过多长时间两车的速度相等？,(2)警车在追赶货车的过程中，两车间的最大距离是多少？ (3)警车发动后要多长时间才能追上货车？,解：(1)警车在追赶货车的过程中，当两车速度相等时，它 们间的距离最大，设警车发动后经过 t1 时间两车的速度相等.则,所以两车间的最大距离ss货s警75 m.,追及和相遇问题的处理,1.解追及、相遇问题的思路,(1)根据对两物体运动过程的分析，画出两物体运

11、动的示意,图.,(2)根据两物体的运动性质，分别列出两个物体的位移方,程，注意要将两物体运动时间的关系反映在方程中. (3)由运动示意图找出两物体位移间的关联方程.,2.解决追及、相遇问题的方法,物理分析法：即通过对物理情景和物理过程的分析，找到,临界状态和临界条件，然后结合运动学方程求解.,数学方法：因为在匀变速运动的位移表达式中有时间的二 次方，我们可以列出位移方程.利用二次函数求极值的方法求 解，有时也可借助 vt 图象进行分析.,【例 3】 在水平轨道上有两列火车 A 和 B 相距 x，A 车在 后面做初速度为 v0、加速度大小为 2a 的匀减速直线运动，而 B 车同时做初速度为零、加

12、速度为 a 的匀加速直线运动，两车运 动方向相同.要使两车不相撞，求 A 车的初速度 v0 满足的条件. 解：要使两车不相撞，A 车追上 B 车时其速度最多只能与 B 车相等.设 A、B 两车从相距 x 到 A 车追上 B 车时，A 车的位 移为 xA，末速度为 vA，所用时间为 t；B 车的位移为 xB，末速 度为 vB，运动过程如图 2-4-2 所示，现用四种方法解答如下：,图 2-4-2,解法一(分析法)：利用位移公式、速度公式求解.,解法三(图象法)：利用速度时间图象求解.先作 A、B 两车 的速度时间图象，其图象如图 2-4-3 所示. 图 2-4-3 设经过 t 时间两车刚好不相撞

13、，则对 A 车有,vAvtv02at 对B车有vBvtat,经 t 时间两车发生的位移之差，即为原来两车间的距离 x，,它可用图中的阴影面积表示，由图象可知,所以要使两车不相撞，A 的初速度 v0 满足的条件是,解法四(相对运动法)：巧选参考系求解.,【触类旁通】,3.为了安全，在高速公路上行驶的汽车之间应保持必要的 距离.已知某段高速公路的最高限速 v108 km/h，假设前方车,辆突然停止，后面车辆司机从发现这一情况起，经操纵刹车到 汽车开始减速经历的时间(即反应时间)t0.50 s，刹车时汽车的 加速度大小是重力加速度的 0.5 倍.该段高速公路上以最高限速 行驶的汽车，至少应保持的距离为多大？(取 g10 m/s2),解：在反应时间内，汽车做匀速运动，行驶的距离为,汽车刹车的过程，车做匀减速直线运动，有 a0.5g5 m/s2,所求距离为ss1s215 m90 m105 m.,