物理必修 第一册第五节 匀变速直线运动与汽车安全行驶第1课时教案

这是一份物理必修 第一册第五节 匀变速直线运动与汽车安全行驶第1课时教案，共4页。教案主要包含了匀变速直线运动与汽车安全行驶等内容，欢迎下载使用。
(1)经历从生活实例抽象出匀变速直线运动的物理模型过程。
(2)经历从物理模型抽象出数学模型的过程。
(3)尝试用匀变速直线运动的规律解决生活中的相关问题。
(4)体会物理与社会的联系，体会物理与数学的联系。
教学重难点
教学重点
从生活实例中抽象出物理模型、分析物理模型解决相关问题
教学难点
从生活实例中抽象出物理模型、分析物理模型解决相关问题
教学准备
多媒体课件
教学过程
新课引入
老师口述：匀变速直线运动是一种理想化的运动模型。生活中的许多运动由于受到多种因素的影响，运动规律往往比较复杂，但当我们忽略某些次要因素后，有时也可以把它们看成是匀变速直线运动。
教师活动：展示生活中可抽象成匀变速直线运动的相关图片。
学生活动：列举生活中其他可抽象成匀变速直线运动的场景。
教师口述：匀变速直线运动与我们的生活息息相关，故研究匀变速直线运动是非常有意义的。
讲授新课
一、匀变速直线运动与汽车安全行驶
根据我国道路交通管理的相关规定，同一车道行驶的机动车，后车必须根据行驶速度、天气和路面情况，与前车保持必要的安全距离。司机发现前方路况异常需要制动时，从司机发现异常到汽车停下来所用的时间可分成两部分。第一部分为人的反应时间，在这个时间段内，人还没有开始制动，汽车以原来应有的速度行驶。第二部分为制动时间，即真正的刹车所用的时间。
在高速公路上，有时会发生“追尾”事故，即后面的汽车撞上前面的汽车。从后车的运动考虑，造成汽车“追尾”的原因主有以下几方面：
车速过快；
跟前车的车距过小；
司机的反应较迟缓；
车的制动性能较差。
在通常情况下，驾驶者的反应时间(从司机意识到应该停车至操作刹车的时间)与其注意力集中程度、驾驶经验和体力状态有关，平均为0.4 -1.5 s，驾驶员酒后的反应时间则可能会大大增加。
典题剖析
例1 一辆汽车在高速公路上行驶的速度为108 km/h。当驾驶员发现前方80 m处发生了交通事故时，马上紧急刹车，并以7.5 m/s2的恒定加速度减速行驶。该汽车行驶是否会出现安全问题？
解：设汽车的加速度为a，初速度为v0，刹车过程中的位移为s。以汽车初速度的方向为正方向建立坐标系，由速度与位移的关系
0-v02=2as
代入数据解得s=60 m，即汽车经过60 m就已经停下来了，故不会出现安全问题。
教师活动：讲解反应时间不可忽略。
例1没有考虑到驾驶员的反应时间，但在现实生活中，反应时间是行车安全中不可忽略的一个因素。
例2 一辆汽车在高速公路上行驶的速度为108 km/h。当驾驶员发现前方80 m处发生了交通事故时，马上紧急刹车。已知驾驶员的反应时间为0.5 s，刹车时汽车加速度的大小为7.5 m/s2。该汽车行驶是否会出现安全问题？
解：设汽车的加速度为a，速度为v0，驾驶员反应时间内汽车的位移为s1，刹车过程中的位移为s2，匀速行驶的时间为t1，减速行驶的时间为t2。以汽车初速度的方向为正方向建立坐标系。
由题意知，在驾驶员的反应时间内汽车匀速行驶的位移为
s1=v0t1
对于汽车的减速过程有
0-v02=2as2
由题意，汽车停下来所发生的位移为
s=s1+s2
联立以上三式代入数据解得s=75 m，小于驾驶员发现情况时所处的地点与事故发生点之间的距离，故不会出现安全问题。
例3 一般人的刹车反应时间为t0 = 0.5 s，但饮酒会引起反应时间延长。在某次试验中，名志愿者少量饮酒后驾车以v0= 72 km/h 的速度在试验场的水平路面上匀速行驶从发现紧急情况到汽车停下，行驶距离为L = 39 m。减速过程中汽车位移s = 25 m，此过程可以视为匀变速直线运动求：
(1)减速过程中汽车加速度的大小和所用时间。
(2)饮酒使志愿者的反应时间延长了多少？
解：(1)由速度与位移的关系有
0-v02=2as
由速度与时间的关系有
0=v0+at
联立以上两式，代入数据解得a=8 m/s2，t=2.5 s。即减速过程中汽车加速度的大小为8 m/s2，所用的时间为2.5 s。
(2)设志愿者的反应时间为t´，反应时间的延长值为Δt，则

反应时间的延长值为

联立以上两式，代入数据解得Δt=0.2 s。
课堂小结