20xx滬科版高中物理必修一第2章勻變速直線運動規(guī)律的應用word學案(已修改)
2024-12-14 16:43 本頁面
【正文】 學案 6 勻變速直線運動規(guī)律的應用 [學習目標定位 ] . “ 剎車 ” 問題 .單的追及和相遇問題 . v－ t圖像解決問題． 一、生活中的勻變速直線運動 1．生活中的勻變速直線運動 勻變速直線運動是一種 理想 化的運動模型．生活中的許多運動由于受到 多種因素 的影響，運動規(guī)律往往比較 復雜 ，但當我們忽略某些 次要因素 后，有些運動如汽車剎車、啟動，飛機的起飛、降落等有時也可以把它們看成是 勻變速直線 運動，應用勻變速直 線運動的規(guī)律解決這類問題． 2．交通安全問題 汽車行駛的安全車距等于 反應距離 和 剎車距離 之和． 二、求解勻變速直線運動需注意的問題 求解勻變速直線運動的問題時，一定要認真分析運動過程，明確哪些是已知量，哪些是待求量，并養(yǎng)成 畫示意圖 的習慣．由于勻變速直線運動的兩個基本公式 (速度公式和位移公式 )中包括五個物理量 (v0、 vt、 a、 s、 t)，因此，只要知道其中的 三 個量，就一定可以求出另外兩 個量 . 一、汽車行駛安全問題和 v－ t圖像的應用 1．汽車行駛安全問題 (1)汽車運動模型????? 啟動過程：勻加速直線運動行駛過程：勻速直線運動剎車過程：勻減速直線運動 (2)反應時間：從發(fā)現(xiàn)情況到采取相應行動經過的時間． (3)反應距離 反應距離 s1＝車速 v0 反應時間 t. 在車速一定的情況下，反應越快即反應時間越短越安全． (4)剎車距離：剎車過程做勻減速運動，其剎車距離 s2＝－ v 202a(a＜ 0)，大小取決于初速度和剎車的加速度． (5)安全距離 安全距離即停車距離，包含 反應距離和剎車距離兩部分． 2．利用 v－ t圖像求位移 v－ t 圖像上，某段時間內圖線與時間軸圍成的圖形的面積表示該段時間內物體通過的位移大?。? 例 1 汽車在高速公路上行駛的速度為 108 km/h，若駕駛員發(fā)現(xiàn)前方 80 m處發(fā)生了交通事故，馬上緊急剎車，汽車以恒定的加速度經過 4 s才停下來，假設駕駛員看到交通事故時的反應時間是 s，則 (1)在反應時間內汽車的位移是多少？ (2)緊急剎車后，汽車的位移是 多少？ (3)該汽車行駛過程中是否會出現(xiàn)安全問題？ 解析 解法一 設汽車的初速度為 v，且 v＝ 108 km/h＝ 30 m/s. (1)汽車在反應時間內的位移為 s1＝ vt1＝ 30 m ＝ 15 m. (2)汽車在剎車過程中的位移為 s2＝ v2t2＝ 302 4 m ＝ 60 m. (3)汽車停下來的實際位移為 s＝ s1＋ s2＝ (15＋ 60) m＝ 75 m. 由于前方 80 m處出現(xiàn)了事故，所以不會出現(xiàn)安全問題． 解法二 汽車的位移可以通過 v－ t圖像求解，作出汽車這個過程的 v－ t圖像 (如圖 )，由圖像可知 (1)反應時間內的位移 s1＝ 30 m ＝ 15 m. (2)剎車位移 s2＝ 3042 m＝ 60 m. (3)總位移 s＝ ＋ 2 ＝ 75 m．由于前方 80 m處出現(xiàn)了事故，所以不會出現(xiàn)安全問題． 答案 (1)15 m (2)60 m (3)不會 二、剎車類問題和逆向思維法 1．特點：對于汽車剎車，飛機降落后在跑道上滑行等這類交通工具的勻減速直線運動，當速度減到零后 ，加速度也為零，物體不可能倒過來做反向的運動，所以其運動的最長時間 t＝－ v0a(a＜ 0)．在這種題目中往往會存在 “ 時間陷阱 ” ． 2．處理方法：首先計算速度減到零所需時間，然后再與題中所給的時間進行比較，確定物體在所給的時間內是否已停止運動，如果是，則不能用題目所給的時間計算． 注意 雖然汽車剎車后不會以原來的加速度反向做加速運動，但我們在處理這類末速度為零的勻減速直線運動時，可采用逆向思維法，即把運動倒過來看成是初速度為零的勻加速直線運動． 例 2 一輛汽車正在平直的公路上以 72 km/h 的速度行駛，司機看見紅色信號燈便立即踩下制動器，此后，汽車開始做勻減速直線運動．設汽車減速過程的加速度大小為 5 m/s2，求： (1)開始制動后，前 2 s內汽車行駛的距離． (2)開始制動后，前 5 s內汽車行駛的距離． 解析 汽車的初速度 v0＝ 72 km/h＝ 20 m/s，末速度 vt＝ 0，加速度 a＝－ 5 m/s2；汽車運動的總時間 t＝ vt－ v0a ＝ 0－ 20 m/s－ 5 m/s2 ＝ 4 s. (1)因為 t1＝ 2 st，所以汽車 2 s末沒有停止運動 故 s1＝ v0t1＋ 12at 21 ＝ (202 － 1252 2) m＝ 30 m (2)因為 t2＝ 5 st，所以汽車 5 s時早已停止運動 故 s2＝ v0t＋ 12at2＝ (204 － 1254 2) m＝ 40 m (
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