20xx滬科版高中物理必修一第2章勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用word學(xué)案(參考版)
2024-12-02 16:43本頁面
【正文】 學(xué)案 6 勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用 [學(xué)習(xí)目標(biāo)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(yùn)動(dòng) 1．生活中的勻變速直線運(yùn)動(dòng) 勻變速直線運(yùn)動(dòng)是一種 理想 化的運(yùn)動(dòng)模型．生活中的許多運(yùn)動(dòng)由于受到 多種因素 的影響，運(yùn)動(dòng)規(guī)律往往比較 復(fù)雜 ，但當(dāng)我們忽略某些 次要因素 后，有些運(yùn)動(dòng)如汽車剎車、啟動(dòng)，飛機(jī)的起飛、降落等有時(shí)也可以把它們看成是 勻變速直線 運(yùn)動(dòng)，應(yīng)用勻變速直 線運(yùn)動(dòng)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(yīng)距離 和 剎車距離 之和． 二、求解勻變速直線運(yùn)動(dòng)需注意的問題 求解勻變速直線運(yùn)動(dòng)的問題時(shí)，一定要認(rèn)真分析運(yùn)動(dòng)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(xí)慣．由于勻變速直線運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)基本公式 (速度公式和位移公式 )中包括五個(gè)物理量 (v0、 vt、 a、 s、 t)，因此，只要知道其中的 三 個(gè)量，就一定可以求出另外兩 個(gè)量 . 一、汽車行駛安全問題和 v－ t圖像的應(yīng)用 1．汽車行駛安全問題 (1)汽車運(yùn)動(dòng)模型????? 啟動(dòng)過程：勻加速直線運(yùn)動(dòng)行駛過程：勻速直線運(yùn)動(dòng)剎車過程：勻減速直線運(yùn)動(dòng) (2)反應(yīng)時(shí)間：從發(fā)現(xiàn)情況到采取相應(yīng)行動(dòng)經(jīng)過的時(shí)間． (3)反應(yīng)距離 反應(yīng)距離 s1＝車速 v0 反應(yīng)時(shí)間 t. 在車速一定的情況下，反應(yīng)越快即反應(yīng)時(shí)間越短越安全． (4)剎車距離：剎車過程做勻減速運(yùn)動(dòng)，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(yīng)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(shí)間內(nèi)圖線與時(shí)間軸圍成的圖形的面積表示該段時(shí)間內(nèi)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(jīng)過 4 s才停下來，假設(shè)駕駛員看到交通事故時(shí)的反應(yīng)時(shí)間是 s，則 (1)在反應(yīng)時(shí)間內(nèi)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(huì)出現(xiàn)安全問題？ 解析 解法一 設(shè)汽車的初速度為 v，且 v＝ 108 km/h＝ 30 m/s. (1)汽車在反應(yīng)時(shí)間內(nèi)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(shí)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(huì)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(gè)過程的 v－ t圖像 (如圖 )，由圖像可知 (1)反應(yīng)時(shí)間內(nèi)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(huì)出現(xiàn)安全問題． 答案 (1)15 m (2)60 m (3)不會(huì) 二、剎車類問題和逆向思維法 1．特點(diǎn)：對(duì)于汽車剎車，飛機(jī)降落后在跑道上滑行等這類交通工具的勻減速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)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(yùn)動(dòng)，所以其運(yùn)動(dòng)的最長時(shí)間 t＝－ v0a(a＜ 0)．在這種題目中往往會(huì)存在 “ 時(shí)間陷阱 ” ． 2．處理方法：首先計(jì)算速度減到零所需時(shí)間，然后再與題中所給的時(shí)間進(jìn)行比較，確定物體在所給的時(shí)間內(nèi)是否已停止運(yùn)動(dòng)，如果是，則不能用題目所給的時(shí)間計(jì)算． 注意 雖然汽車剎車后不會(huì)以原來的加速度反向做加速運(yùn)動(dòng)，但我們?cè)谔幚磉@類末速度為零的勻減速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，可采用逆向思維法，即把運(yùn)動(dòng)倒過來看成是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)． 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(jī)看見紅色信號(hào)燈便立即踩下制動(dòng)器，此后，汽車開始做勻減速直線運(yùn)動(dòng)．設(shè)汽車減速過程的加速度大小為 5 m/s2，求： (1)開始制動(dòng)后，前 2 s內(nèi)汽車行駛的距離． (2)開始制動(dòng)后，前 5 s內(nèi)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(yùn)動(dòng)的總時(shí)間 t＝ vt－ v0a ＝ 0－ 20 m/s－ 5 m/s2 ＝ 4 s. (1)因?yàn)?t1＝ 2 st，所以汽車 2 s末沒有停止運(yùn)動(dòng) 故 s1＝ v0t1＋ 12at 21 ＝ (202 － 1252 2) m＝ 30 m (2)因?yàn)?t2＝ 5 st，所以汽車 5 s時(shí)早已停止運(yùn)動(dòng) 故 s2＝ v0t＋ 12at2＝ (204 － 1254 2) m＝ 40 m
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