高中物理 模块要点回眸 第10点 警惕刹车类问题中的时间陷阱素材 沪科版必修1
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高中物理刹车事故教案教学内容:刹车事故的物理原理及预防措施教学目标:1. 了解刹车事故的常见原因2. 掌握刹车时的物理原理3. 学习正确的刹车方法和预防措施教学重点和难点:重点:刹车时的物理原理、刹车事故的常见原因和预防措施难点:学生理解刹车时的动能转化和刹车距离的计算方法教学过程:一、刹车事故的常见原因(10分钟)1. 引入话题:出示一些刹车事故的图片或视频,让学生讨论刹车事故的常见原因。
2. 讲解:介绍引起刹车事故的常见原因,如车速过快、距离不够、雨雪天气路面湿滑等。
二、刹车时的物理原理(15分钟)1. 引入话题:通过实验或示意图,让学生了解刹车时的物理原理。
2. 讲解:说明刹车时的动能是如何转化为热能和声能,引导学生理解物体在运动中的动能和势能的转化关系。
三、刹车方法和预防措施(20分钟)1. 引入话题:通过案例分析或实例,引导学生学习正确的刹车方法和预防措施。
2. 讲解:介绍正确的刹车方法,如提前减速、保持安全车距、避免急刹车等。
3. 实践:让学生通过模拟刹车实验或游戏,锻炼他们的刹车技巧和反应能力。
四、刹车距离的计算(15分钟)1. 实例分析:通过实例和计算,让学生掌握刹车距离的计算方法。
2. 练习:布置练习题,让学生独立计算刹车距离,巩固所学知识。
五、总结与检测(10分钟)1. 总结:通过讨论和总结,让学生对刹车事故的原因和预防措施有更深入的理解。
2. 检测:布置一份小测验,检测学生对刹车事故知识的掌握程度。
作业布置:要求学生撰写一篇关于刹车事故的预防措施或者设计一份刹车事故的应急预案。
教学反思:本节课通过深入浅出的方式,引导学生了解刹车事故的原因和预防措施,通过实验和练习提高他们的刹车技能和安全意识。
在教学过程中,要注重启发式教学和案例分析,让学生更深入地理解物理原理和安全知识。
第10点 警惕刹车类问题中的“时间陷阱”对于汽车刹车这一类减速运动问题,一定要注意“时间陷阱”,因为在利用公式s =v 0t +12at 2时,只要知道了v 0、a 、t ,原则上是可以计算出位移的,但在实际问题中,告诉的时间往往超过减速到零所用的时间,所以利用上述公式时往往容易出错.解答这类问题的基本思路是1.先确定刹车时间.若车辆从刹车到速度减到零所用的时间为T ,则由公式v t =v 0+aT (其中v t =0,a <0)可计算出刹车时间T =-v 0a. 2.将题中所给出的已知时间t 与T 比较.若T <t ,则在利用公式v t =v 0-at 、s =v 0t -12at 2进行计算时,公式中的时间应为T ;若T >t ,则在利用以上公式进行计算时,公式中的时间应为t .对点例题 一辆汽车以72 km/h 的速度行驶,现因事故紧急刹车并最终停止运动.已知汽车刹车过程加速度大小为5 m/s 2,则从开始刹车经过5 s ,汽车通过的距离是多少? 解题指导 错解:选v 0的方向为正方向,v 0=72 km/h =20 m/sa =-5 m/s 2,t =5 s由s =v 0t +12at 2 得s =37.5 m正解:设汽车由刹车开始到停止运动所用的时间为t 0,选v 0的方向为正方向v 0=72 km/h =20 m/sa =-5 m/s 2由v t =v 0+at 0得t 0=v t -v 0a =0-20-5s =4 s 可见,该汽车刹车后经过4 s 就已经停止运动由s =v 0t +12at 2知刹车后经过5 s 通过的距离为 s =v 0t 0+12at 20=[20×4+12×(-5)×42] m =40 m 答案 40 m方法总结 解决刹车类问题时 ,一定要先计算出汽车减速至零所用的时间,然后根据给出的时间和减速至零的时间关系,确定位移大小.一辆汽车以15 m/s 的初速度冲上长为120 m 的斜坡,设汽车在上坡过程中做匀减速直线运动,加速度大小为0.6 m/s 2,求汽车到达坡顶需用多长时间?答案 10 s解析 取初速度方向为正方向,由s =v 0t +12at 2得120=15t -12×0.6t 2,解得t 1=10 s ,t 2=40 s.t 2=40 s 是汽车在斜坡上减速到0,又反向加速到120 m 处的时间,故应舍去.第9点 利用“平均速度”巧解运动学问题同学们在解运动学问题时,往往首先想到利用匀变速直线运动公式及相关公式求解,但是有时利用这些公式解题比较繁琐,而利用平均速度公式解题却非常方便.做匀变速直线运动的物体,若在时间t 内位移是s ,初速度为v 0,末速度为v t ,则有v =s t =v 0+v t 2=v t 2.对点例题 一物体在水平地面上由静止开始先匀加速前进10 m 后,物体又匀减速前进50 m 才停止.求该物体在这两个阶段中运动时间之比t 1∶t 2.解题指导 设物体匀加速运动的时间为t 1,匀加速运动的末速度为v t ,它也是匀减速直线运动的初速度,物体匀减速直线运动的时间为t 2.由s =v 0+v t 2t 得10=0+v t 2t 150=v t +02t 2联立两方程有t 1∶t 2=1∶5答案 1∶51.某种类型的飞机起飞滑行时,从静止开始做匀加速直线运动,加速度大小为4.0 m/s 2,飞机速度达到85 m/s 时离开地面升空.如果在飞机达到起飞速度时,突然接到命令停止起飞,飞行员立即使飞机制动,飞机做匀减速直线运动,加速度大小为5.0 m/s 2.如果要求你为该类型的飞机设计一条跑道,使飞机在这种情况下停止起飞而不滑出跑道,你设计的跑道长度至少要多长?答案 1 626 m解析 飞机先由静止匀加速达到最大速度v m ,随即又匀减速直到静止,整个过程中的平均速度v =v m 2① 加速阶段用时设为t 1,则v m =a 1t 1②减速阶段可看成初速度为零、反向的匀加速直线运动,设用时为t 2,则有v m =a 2t 2③ 跑道最小长度设为s ,则s =v (t 1+t 2)④代入数值,联立①②③④解得s =v m 2(t 1+t 2)≈1 626 m 2.一物体做匀变速直线运动,在第一个2 s 内的位移为4 m ,在第二个2 s 内的位移为0,求物体运动的初速度和加速度大小.答案 3 m/s 1 m/s 2解析 此题易错把“在第二个2 s 内的位移为0”理解为“第二个2 s 内物体静止”而出错,注意匀变速直线运动的加速度始终不变.对匀变速直线运动有v =v t 2则第1、2个2 s 内的中间时刻速度分别为v 1=2 m/s 、v 2=0,又a =v 2-v 1t=-1 m/s 2 再根据v 1=v 0+a ×1,解得v 0=3 m/s。
刹车运动中的三类时间陷阱及处理办法陷阱一、时间过量汽车做匀减速直线运动,告诉了刹车的加速度和刹车时间,应当心“时间过量”,即告诉的刹车时间大于实际刹车时间。
处理办法:根据有关公式先算出正确的刹车时间.( AD )【示例1】一辆汽车以12米/秒速度行驶,遇到情况紧急刹车.若汽车的加速度的大小是5米/秒2,则:A. 经3秒汽车位移是14.4米.B. 经3秒汽车位移是18米.C. 经3秒汽车位移是13.5米.D. 3秒时汽车的速度为零.参考答案: A D易 错项: C错误原因: 时间过量。
其实,3秒不是真正的刹车时间。
正确解法:汽车做匀减速直线运动,由av t 0=得真实的刹车时间是2.4秒,因此经3秒汽车位移是2021at t v x +=,代入数据有m 4.144.25214.2122=)(-⨯+⨯=x ,所以A 项正确。
真实的刹车时间是2.4秒,所以3秒时汽车的速度为零,D 项正确。
陷阱二、时间不足汽车做匀减速直线运动直到停止,告诉了最后一个时间段内的位移,应当心“时间不足”,即最后一段位移内实际运动时间小于题目所给的运动时间。
处理办法:先假设并计算出最后一段位移的实际运动时间,从而知道总的运动时间。
只是在计算时最好是利用逆向观察。
( B )【示例2】一物体以一定的初速度在水平地面上匀减速滑动直到停止.若已知物体在第1秒内位移为8.0m ,在第3秒内位移为0.5m .则下列说法正确的是A .物体运动的总时间一定大于3.0sB .物体的加速度大小一定为4.0 m/s 2C .物体的加速度大小可能为3.75 m/s 2D .物体在第2.5秒末速度一定为0.5 m/s.参考答案: B易 错项: ACD错误原因: 时间不足。
其实汽车在第3秒内只运动了0.5秒,运动时间不足1秒。
发现问题:设运动的总时间大于3秒,由2021at t v x +=知第1秒内的位移201211⨯+⨯=a v x ,代入数据得有:a 5.0v 80-=………………………… ① 同理,前2秒内的位移是:a 2v 22a 212v 0202-⨯-⨯==x ……………② 前3秒内的位移是:a 5.4v 33a 213v 0203-⨯-⨯==x ……………③ 所以第3秒内的位移a 5.2x 023-=v x -……………………………④联解①④得s /m 875.9v 0= 2s /m 75.3a =再来检验一下,由速度公式有at v v t +=0,代入时间t=3s 得s /m 375.1375.3875.9=--⨯=t v ,这说明在3秒时物体的速度已经为负值(倒回去运动了),与题意不符合,所以物体在3秒前的某个时刻已经停止运动。
上海高中物理极易混淆知识点总结以下十个问题,大多数学生都很头疼,因为这些知识经常考,但是每次都会错,今天就为大家总结了这十个易错点,希望大家赶快学会它!(1)弹簧或弹性绳,由于会发生形变,就会出现其弹力随之发生有规律的变化,但要注意的是,这种形变不能发生突变(细绳或支持面的作用力可以突变),所以在利用牛顿定律求解物体瞬间加速度时要特别注意。
还有,在弹性势能与其他机械能转化时严格遵守能量守恒定律以及物体落到竖直的弹簧上时,其动态过程的分析,即有最大速度的情形。
(2)在受力分析时,细绳与轻杆是两个重要物理模型,要注意的是,细绳受力永远是沿着绳子指向它的收缩方向,而轻杆出现的情况很复杂,可以沿杆子方向“拉”、“支”也可不沿杆子方向,要根据具体情况具体分析。
(3)这类问题往往是讨论小球在最高点情形。
其实,用绳子系着的小球与在光滑圆环内运动情形相似,刚刚通过最高点就意味着绳子的拉力为零,圆环内壁对小球的压力为零,只有重力作为向心力;而用杆子“系”着的小球则与在圆管中的运动情形相似,刚刚通过最高点就意味着速度为零。
因为杆子与管内外壁对小球的作用力可以向上、可能向下、也可能为零。
还可以结合汽车驶过“凸”型桥与“凹”型桥情形进行讨论。
(4)物理图像可以说是物理考试必考的内容。
可能从图像中读取相关信息,可以用图像来快捷解题。
随着试题进一步创新,现在除常规的速度(或速率)-时间、位移(或路程)-时间等图像外,又出现了各种物理量之间图像,认识图像的最好方法就是两步:一是一定要认清坐标轴的意义;二是一定要将图像所描述的情形与实际情况结合起来。
(关于图像各种情况我们已经做了专项训练。
)(5)著名而简洁的公式“F=ma”,有着极其丰富的内涵:首先,这是一个矢量式,也就意味着a的方向永远与产生它的那个力的方向一致!(F可以是合力也可以是某一个分力)第二、F与a是关于“m”一一对应的,千万不能张冠李戴,这在解题中经常出错。
主要表现在求解连接体加速度情形。
沪科版高中物理必修一第10讲《警惕刹车类问题中的“时间陷阱”》教案对于汽车刹车这一类减速运动问题,一定要注意“时间陷阱”,因为在利用公式s =v 0t +12at 2时,只要知道了v 0、a 、t ,原则上是可以计算出位移的,但在实际问题中,告诉的时间往往超过减速到零所用的时间,所以利用上述公式时往往容易出错.解答这类问题的基本思路是1.先确定刹车时间.若车辆从刹车到速度减到零所用的时间为T ,则由公式v t =v 0+aT (其中v t =0,a <0)可计算出刹车时间T =-v 0a.2.将题中所给出的已知时间t 与T 比较.若T <t ,则在利用公式v t =v 0-at 、s =v 0t -12at 2进行计算时,公式中的时间应为T ;若T >t ,则在利用以上公式进行计算时,公式中的时间应为t .对点例题 一辆汽车以72 km/h 的速度行驶,现因事故紧急刹车并最终停止运动.已知汽车刹车过程加速度大小为5 m/s 2,则从开始刹车经过5 s ,汽车通过的距离是多少? 解题指导 错解:选v 0的方向为正方向, v 0=72 km/h =20 m/s a =-5 m/s 2,t =5 s由s =v 0t +12at 2 得s =37.5 m正解:设汽车由刹车开始到停止运动所用的时间为t 0,选v 0的方向为正方向v 0=72 km/h =20 m/sa =-5 m/s 2由v t =v 0+at 0得t 0=v t -v 0a =0-20-5s =4 s 可见,该汽车刹车后经过4 s 就已经停止运动由s =v 0t +12at 2知刹车后经过5 s 通过的距离为 s =v 0t 0+12at 20=[20×4+12×(-5)×42] m =40 m 答案 40 m方法总结 解决刹车类问题时 ,一定要先计算出汽车减速至零所用的时间,然后根据给出的时间和减速至零的时间关系,确定位移大小.一辆汽车以15 m/s 的初速度冲上长为120 m 的斜坡,设汽车在上坡过程中做匀减速直线运动,加速度大小为0.6 m/s 2,求汽车到达坡顶需用多长时间?答案 10 s解析 取初速度方向为正方向,由s =v 0t +12at 2得120=15t -12×0.6t 2,解得t 1=10 s ,t 2=40 s.t 2=40 s 是汽车在斜坡上减速到0,又反向加速到120 m 处的时间,故应舍去.。
第1页(共21页)专题03刹车陷阱
追及相遇模型归纳
1.两种匀减速直线运动的比较两种运动
运动特点求解方法刹车类
问题
匀减速到速度为零后停止运动,加速度a 突然消失求解时要注意确定实际运动时间(刹车陷阱)双向可逆
类问题如沿光滑固定斜面上滑的小球,到最高点后仍能以原加速度匀加速下滑,全过程加速度大小、方向均不变求解时可分过程列式,也可对全过程列式,但必须注意x 、v 、a 等矢
量的正负号及物理意义2.追及相遇问题的两种典型情况
(1)速度小者追速度大者
类型
图像说明匀加速追匀速①0~t 0时段,后面物体与前面物体间
距离不断增大
②t =t 0时,两物体相距最远,为x 0+
Δx (x 0为两物体初始距离)
③t >t 0时,后面物体追及前面物体的过
程中,两物体间距离不断减小④能追上且只能相遇一次
匀速追匀减速匀加速追匀减速
(2)速度大者追速度小者
类型图像说明。
让车不再掉进陷阱———刹车问题错因分析《物理教学》王善锋(山东省 邹平县第一中学 256200)“刹车”问题是运动学中的基本物理情景,试题瞄准同学们常犯的错误,设置“陷阱”,使“想当然”的同学掉进陷阱,造成失误.那么,“刹车”问题出错的原因在何处,如何避免呢?1“刹车”问题原型 汽车以10 m/s 的速度行驶过程中突然刹车.如刹车过程是做匀变速运动,加速度大小为5m/s 2 ,则刹车后3秒钟内汽车所走的距离是多少?1.1错解 因为汽车刹车过程做匀减速直线运动,初速度v 0=10m/s ,加速度a =5m/s 2,由2021at t v S -=,得刹车距离为m 5.79521310=⨯⨯-⨯=S . 1.2错因 出现以上错误的原因是没有对车进行必要的受力分析和运动分析,对刹车的物理过程不清楚,对刹车过程中车所受摩擦力的特点和刹车过程的末状态没有分析透彻.1.3正解 以开始刹车时车速方向为正方向,设经时间t 1速度减为零,2s s 510001=--=-=a v v t ,由于汽车在2s 时就停了下来,所以刹车距离为m 10m )2521210(2122110=⨯⨯-⨯=-=at t v S . 1.4评析 物理问题不是简单的计算问题,应进行必需的受力分析和运动分析,由于每一个运动过程的末状态就是下一个运动过程的开始,因此,每一个过程都要从始至终认真分析,明确每一个运动过程及初、末态情况.当计算出结果后,也应思考与实际情况是否相符.2高考体现 (07上海高考)如图1所示,物体从光滑斜面上的A 点由静止开始下滑,经过B 点后进入水平面(设经过B 点前后速度大小不变),最后停在C 点.每隔0.2秒钟通过速度传感器测量物体的瞬时速度,下表给出了部分测量数据.(重力加速度g =10m/s 2)求:⑴斜面的倾角α;⑵物体与水平面之间的动摩擦因数μ;⑶t =0.6s 时的瞬时速度v .2.1错解 ⑴由前三列数据可知物体在斜面上匀加速下滑时的加速度为21m /s 5=∆∆=tv a ,1sin ma mg =α,可得:α=30︒;⑵由后二列数据可知物体在水平面上匀减速滑行时的加速度大小为22m/s 2=∆∆=tv a ,2ma mg =μ,可得:μ=0.2;⑶由于表格中数据仅前0.4s 加速,所以0.6s 时已经在水平面上运动了,所以 2.4m/s )4.06.0(24.052110=-⨯+⨯=∆+=∆+=t a t a t a v v .2.2错因 ⑶问错误的原因在于认为0.4s 时是匀加速运动的末状态,匀加速运动和匀减速运动的分界点,当然有的同学也可能认为1.2s 时是分界点,但两者都不是.若0.4s 时是两个运动过程的分界点,则由减速运动加速度为2m/s 2,可知0.6s 时速度已经减小为0;若1.2s 时是两个运动过程的分界点,则由加速运动加速度为5m/s 2,可知加速到1.2s 时速度应该变为了6m/s.2.3正解 ⑴由前三列数据可知物体在斜面上匀加速下滑时的加速度为a 1=∆v ∆t=5m/s 2,mg sin α=ma 1,可得:α=30︒;⑵由后二列数据可知物体在水平面上匀减速滑行时的加速度大小为a 2=∆v ∆t=2m/s 2,μmg =ma 2,可得:μ=0.2;⑶设加速运动的时间为t ,则得到7.0)4.1(||2121=--=∆-∆t a t a v v ,代入数据得t =0.5s 即物体在斜面上运动的时间为0.5s,则0.6s 时物体在水平面上,速度为m/s 3.2)6.0(21=--=t a t a v .2.4评析 分析一个物理过程的末状态时,一定要认真仔细,不要随便臆猜,要通过逻辑推理或者规律求出才能确认,否则会影响下一个运动过程分析的成败.3“刹车”问题扩展 如图2所示,有一足够长水平传送带以2m/s 的速度顺时针匀速运动,现将一物体轻轻放在传送带左端,若物体与传送带间的动摩擦因数为0.5,则传送带将该物体传送10m 的距离所需时间为多少?3.1错解 物体v 0=0,物体在竖直方向合外力为零,在水平方向受到滑动摩擦力作用,做初速度为0的匀加速直线运动,位移为10m. 据牛顿第二定律有2m/s 5====g m mgm F a Nμμμ,由221at S =得到t=2s. 3.2错因 上述解法的错误出在对物理过程的认识不透彻.传送带上轻放的物体的运动有可能分为两个过程.一是在滑动摩擦力作用下一直作匀加速直线运动;二是先在滑动摩擦力作用下作匀加速直线运动,达到与传送带相同速度后,无相对运动,也无摩擦力,物体开始作匀速直线运动.3.3正解 关键应分析出什么时候达到与传送带相同的速度.以物体为研究对象,在竖直方向受重力和支持力,在水平方向受滑动摩擦力,做初速度为零的匀加速直线运动.选传送带速度方向为正方向,据牛顿第二定律有:2m/s 5====g mmg m F a Nμμμ,设经时间t l 物体速度达到与传送带相同,0.4s s 50201=-=-=a v v t ,时间t 1内物体的位移10m 0.4m 21211<==at x ;物体位移为0.4m 时,物体的速度与传送带速度相同,无摩擦力,开始做匀速直线运动,时间为 4.8s 24,01012=-=-=v x x t .则传送10m 所需时间为 5.2s s )8.44.0(21=+=+=t t t .3.4评析 本题较为复杂,涉及了两个物理过程.该题应抓住物理情景,分析出物理过程.同时,为了使结果符合实际,可以采用试算的方法,如本题中错认为用2 s 走10m 一直做匀加速直线运动,可以算一下2s 末的速度是多少,计算结果v =5×2=10m/s,已超过了传送带的速度,这是不可能的.从而确定,当物体速度增加到2m/s 时,摩擦力瞬间就不存在了,这样就可以确定第二个物理过程.4“刹车”问题变式1 在平行板电容器之间有匀强电场,一带电粒子以速度v 垂直电场线射入电场,在穿越电场的过程中,粒子的动能由E k 增加到2E k ,若这个带电粒子以速度2v 垂直进入该电场,则粒子穿出电场时的动能为多少?4.1错解 建立图3所示直角坐标系,初速度方向为x 轴方向,垂直于速度方向为y 轴方向.设粒子的的质量m ,带电量为q ,初速度v ;匀强电场为E ,在y 方向的位移为y .所以:K K K K K E E E E E y E q =-=-=⋅⋅221,K K K K E E E E y E q 4``2-=-=⋅⋅,联立解得K K E E 5`=. 4.2错因 出错原因在于没有认识到两次运动过程的不同,认为两次穿越电场过程中在y 轴上的偏移量相同,把第二次偏移量y ′等同于第一次偏移量y .实际上,由于水平速度增大带电粒子在电场中的运动时间变短,在y 轴上的偏移量变小.4.3正解 建立图3所示直角坐标系,初速度方向为x 轴方向,垂直于速度方向为y 轴方向.设粒子的的质量m ,带电量为q ,初速度v ,匀强电场为E ,平行板板长为L ,在y 方向的位移为y .速度为2v 时通过匀强电场的偏移量为y ′.带电粒子垂直于匀强电场射入,做类似平抛运动.所以y 方向上偏移量为:22)(221vL m qE at y == 两次穿越电场带电粒子的偏移量之比为:14)2(2)(2`22==vL m qE v L m qE y y ,再结合K E y E q =⋅⋅和 K K E E y E q 4``-=⋅⋅,即可得到K K E E 25.4`=. 图24.4评析 当初始条件发生变化时,应该按照正确的解题步骤,从头到尾再分析一遍.而不是想当然地把上一问的结论照搬到下一问来.由此可见,严格地按照解题的基本步骤进行操作,能保证解题的准确性,提高效率.5“刹车”问题变式2 如图4所示,平行板电容器水平放置,一个电子以速度v 0=6.0×106m /s 和仰角α=45°从下板边缘向上板飞行.两板间场强E =2.0×104V/m ,方向向上.若板间距离d =2.0cm ,板长L =10cm ,问此电子能否从下板射至上板?它将击中极板的什么地方?5.1错解 规定平行极板方向为x 轴方向,垂直极板方向为y 轴方向,将电子的运动分解到坐标轴方向上.由于重力远小于电场力可忽略不计,则y 方向上电子在电场力作用下做匀减速运动,速度最后减小到零, 加速度2142262020m/s 105.41022)22106(2)sin (2)sin (⨯=⨯⨯⨯⨯===-dv x v a αα, 减速过程时间s 104.9105.422106sin 91460-⨯=⨯⨯⨯==a v t α, 水平位移m 100.4104.922106cos 2960--⨯=⨯⨯⨯⨯=⋅=t v x α, 偏移量m 10221sin 220-⨯=-=at t v y α. 即电子刚好击中上板,击中点离出发点的水平位移为4.0×10-2m.5.2错因 错解中,令y =d 来求加速度,这样实际修改了题中条件,假定击中了上极板再求y 的多少,把未知量作为已知量用来求未知量本身,是一个循环论证错误.5.3正解 应先计算y 方向的实际最大位移,再与d 进行比较判断.215231419m/s 105.3m/s 101.9102106.1⨯=⨯⨯⨯⨯==--m qE a , 在y 方向的最大位移为m 1056.22)sin (320m -⨯==av y α, 由于y m <d ,所以电子不能射至上板.将有可能返回到下板,来回过程中的水平位移L a v a v v t v x o x <⨯=⨯⨯====-m 1003.190sin 105.3)106(2sin sin 2cos 2152620000ααα.因此电子电子不能射中上极板,将做抛物线运动,最后落在下板上,落点与出发点相距1.03cm.5.4评析 斜抛问题的处理与平抛运动问题类似,用运动合成分解的思想解决,按照运动的实际情况把斜抛分解为垂直于电场方向上的的匀速直线运动,沿电场方向上的坚直上抛运动两个分运动,即可解决. 6“刹车”问题训练6.1 汽车以20m/s 的速度做匀速直线运动,刹车后的加速度大小为5m/s 2,那么开始刹车后2s 内与开始刹车后6 s 内汽车通过的位移之比为_______.解析:刹车时间t =av 0=4s ,则汽车从开始刹车前后两个2s 内的位移之比为s 1∶s 2=3∶1,故开始刹车后2 s 内的位移与6 s 内的位移之比为3∶4.答案:3∶46.2 一个物体做匀变速直线运动,某时刻速度大小为4m/s ,1s 后速度大小变为10m/s.在这1s 内该物体的①位移的大小可能小于4m ②位移的大小可能大于10m ③加速度的大小可能小于4m/s 2 ④加速度的大小可能大于10m/s 2,上述正确的是A.①③B.②④C.①④D.②③解析:物体做匀加速直线运动时,取初速度方向为正方向,t v v a 01-==6m/s 2,201v v x +=t =7m;物体做匀减速直线运动时,取末速度方向为正方向,t v v a 02-==1410)(--m/s 2=14m/s 2,202v v x +=t =2410-×1m=3m.故选项C 正确.答案:C6.3 一个物体受到的合力F 如图5所示,该力的大小不变,方向随时间t 做周期性变化,正力表示力的方向向东,负力表示力的方向向西,力的总作用时间足够长.将物体在下列哪些时刻由静止释放,物体可以运动到出发点的西边且离出发点很远的地方,①t =0时 ②t =t 1时 ③t =t 2时 ④t =t 3时,下列选项正确的是 A.只有① B.②③ C.③④ D.只有②解析:物体在t 1或t 2时刻由静止释放,将先向西做匀加速运动,再向西做匀减速运动……这样一直向西运动,而在t =0或t =t 3时刻释放物体,物体将一直向东运动.所以选项B 正确.答案:B6.4 物体同时受到F 1、F 2两个力的作用,F 1、F 2随位移变化的关系如图6所示,如果物体从静止开始运动,当物体具有最大速度时,其位移为_______m.解析:x <5 m 时,合外力(F 1-F 2)与运动方向相同,物体做加速度逐渐减小的加速运动,x =5 m 时,F 1-F 2=0,加速度为零,速度最大;x >5 m 时,物体做加速度逐渐增大的减速运动,x =10 m 时加速度最大,速度为零,然后物体返回,做加速度逐渐减小的加速运动,到x =5 m 处,速度又达到最大;x <5 m 时物体做加速度逐渐增大的减速运动,到x =0时加速度最大,速度为零,以后就重复上述过程.答案:56.5 物块从光滑曲面上的P 点自由滑下,通过粗糙的静止水平传送带以后落到地面上的Q 点,若传送带的皮带轮沿逆时针方向转动起来,使传送带随之运动,如图7所示,再把物块放到P 点自由滑下则A.物块将仍落在Q 点B.物块将会落在Q 点的左边C.物块将会落在Q 点的右边D.物块有可能落不到地面上解析:当皮带轮逆时针转动时,无论物块以多大的速度滑下来,传送带给物块施的摩擦力都是相同的,且与传送带静止时一样,由运动学公式知位移相同.从传送带上做平抛运动的初速相同.水平位移相同,落点相同. 答案: A图6。
高中物理刹车问题教案课件主题:物理学习之刹车问题
一、学习目标:
1. 了解刹车的基本原理和作用;
2. 掌握刹车时涉及到的物理知识;
3. 解答相关刹车问题,提高物理学习能力。
二、预习内容:
1. 初步了解刹车的基本原理;
2. 复习力学方面的知识,如牛顿定律、摩擦力等。
三、教学安排:
1. 刹车的基本原理和作用(10分钟)
- 介绍刹车的作用及其在日常生活中的重要性;
- 解释刹车时的摩擦力是如何起作用的。
2. 刹车问题的物理学知识(20分钟)
- 讲解刹车时车辆的减速度计算方法;
- 分析刹车时的动能转化过程。
3. 刹车问题的解答方法(15分钟)
- 演示针对不同情况的刹车问题的解答方法;
- 讲解如何利用物理知识解决实际生活中的刹车问题。
四、练习环节:
1. 刹车问题的练习(20分钟)
- 提供几道刹车问题,请学生互相解答并讨论;
- 引导学生巩固所学知识,提高解题能力。
2. 实地实验(15分钟)
- 安排学生进行实地刹车实验,观察并记录实验结果;
- 分析实验结果,加深对刹车物理学知识的理解。
五、作业布置:
1. 完成相关刹车问题习题;
2. 对实地实验结果进行分析并撰写实验报告。
六、课后反思:
本堂课以刹车问题为主题,通过讲解、练习和实践相结合的教学方式,帮助学生掌握刹车的物理知识,培养其解决实际问题的能力。
通过学生的参与和反馈,认识到刹车问题对于汽车安全的重要性,同时也明白了运用物理知识解决问题的重要性。
希望学生们能够在日常生活中更加注重安全,遵守交通规则,保证自己和他人的安全。
第六部分刹车问题1.汽车运动模型将汽车的启动过程、行驶过程和刹车过程分别简化为匀加速直线运动、匀速直线运动和匀减速直线运动,这样就可以运用运动学的知识分析汽车的运动问题。
2.有关汽车行驶的几个概念(1)反应时间:人从发现情况到采取相应的行动经过的时间叫反应时间。
(2)反应距离:汽车行驶过程中,驾驶员发现前方有危险时,必须先经过一段反应时间才做出制动动作,在反应时间内汽车以原来的速度行驶,所行驶的距离成为反应距离。
(3)刹车距离:从制动刹车开始到汽车完全停下来,汽车做匀减速直线运动,所通过的距离叫刹车距离。
(4)停车距离:反应距离和刹车距离之和就是停车距离。
3.时间过量问题在计算汽车刹车类速度减为零后不能再反方向运动的物体的位移时,要注意判断题目所给时间t内物体是否已停止运动。
若已停止运动,则不能将题给的时间t代入公式求位移,而应求出物体停止所需的时间t',用时间t'代入公式求位移,因为在以后的(t–t')时间内物体已经停止不动,此种情况为时间过量问题。
求解刹车距离时,根据速度与位移的关系式求解能有效避免因“时间过量”而造成错解。
【典例精析1】大雾天发生交通事故的概率比平常要高出几倍甚至几十倍,保证雾中行车安全显得尤为重要。
在雾天的平直公路上,甲、乙两汽车同向匀速行驶,乙在前,甲在后。
某时刻两车司机听到警笛提示,同时开始刹车,结果两车刚好没有发生碰撞,如图为两车刹车后匀减速运动的v-t图象。
以下分析正确的是A.甲车刹车的加速度的大小为0.5 m/s2B.两车开始刹车时的距离为100 mC.两车刹车后间距一直在减小D.两车都停下来后相距25 m【答案】B【解析】由题图可知,两车速度相等经历的时间为20 s ,甲车的加速度21251m /s 25a -=-=,乙车的加速度22150.5m /s 30a --==,此时甲车的位移x 甲=v 甲t +12a 1t 2=25×20−12×1×400 m=300 m ,乙车的位移x 乙=v 乙t +12a 2t 2=15×20−12×0.5×400 m=200 m ,两车刚好没有发生碰撞,则两车的距离△x =300 m –200m=100 m ,故A 错误,B 正确;两车刹车后甲的速度先大于乙的速度,两者距离减小,后甲的速度小于乙的速度,两者距离增大,故C 错误;20 s 时,甲乙两车的速度都为v =v 甲+a 1t =25 m/s –20 m/s=5 m/s ,根据图象与坐标轴围成的面积表示位移可知,两车都停下来后相距△x ′=12×(30−25)×5 m =12.5 m ,故D 错误。
警惕刹车类问题中的“时间陷阱”对于汽车刹车这一类减速运动问题,一定要注意“时间陷阱”,因为在利用公式s =v 0t +12at 2时,只要知道了v 0、a 、t ,原则上是可以计算出位移的,但在实际问题中,告诉的时间往往超过减速到零所用的时间,所以利用上述公式时往往容易出错.解答这类问题的基本思路是1.先确定刹车时间.若车辆从刹车到速度减到零所用的时间为T ,则由公式v t =v 0+aT (其中v t =0,a <0)可计算出刹车时间T =-v 0a. 2.将题中所给出的已知时间t 与T 比较.若T <t ,则在利用公式v t =v 0+at 、s =v 0t +12at 2进行计算时,公式中的时间应为T ;若T >t ,则在利用以上公式进行计算时,公式中的时间应为t .对点例题 一辆汽车以72 km/h 的速度行驶,现因事故紧急刹车并最终停止运动.已知汽车刹车过程加速度大小为5 m/s 2,则从开始刹车经过5 s ,汽车通过的距离是多少?解题指导 错解:选v 0的方向为正方向,v 0=72 km/h =20 m/sa =-5 m/s 2,t =5 s由s =v 0t +12at 2 得s =37.5 m正解:设汽车由刹车开始到停止运动所用的时间为t 0,选v 0的方向为正方向v 0=72 km/h =20 m/sa =-5 m/s 2由v t =v 0+at 0得t 0=v t -v 0a =0-20-5s =4 s 可见,该汽车刹车后经过4 s 就已经停止运动由s =v 0t +12at 2知刹车后经过5 s 通过的距离为 s =v 0t 0+12at 20=[20×4+12×(-5)×42] m =40 m 答案 40 m方法总结 解决刹车类问题时 ,一定要先计算出汽车减速至零所用的时间,然后根据给出的时间和减速至零的时间关系,确定位移大小.一辆汽车以15 m/s 的初速度冲上长为120 m 的斜坡,设汽车在上坡过程中做匀减速直线运动,加速度大小为0.6 m/s 2,求汽车到达坡顶需用多长时间?答案 10 s解析 取初速度方向为正方向,由s =v 0t +12at 2得120=15t -12×0.6t 2,解得t 1=10 s ,t 2=40 s.t 2=40 s 是汽车在斜坡上减速到0,又反向加速到120 m 处的时间,故应舍去.1、 一辆汽车以108 km/h 的速度行驶,现因紧急事故急刹车并最终停止运动。
物理记背资料集(6)易错必抓得分点板块一运动和力1、矢量性问题(1)匀变速直线运动问题——减速、往返问题,注意规定正方向后各量的正负号,一般规定0v 方向为正方向,当a 与0v 方向相反时,下列表达式中“±”取“-”号:at v v ±=0,2021at t v x ±=,ax v v 2202±=-,2aT x ±=∆.(2)求速度、力、加速度、电场强度等物理量时,要注意不仅仅要交代大小,还要交代方向。
2、刹车时间一般来说,刹车问题中刹车时间被忘记,尤其是追击相遇问题中。
3、绳、杆连接容易错误地认为,绳、杆连接的两个物体速度相等,实际上应该是沿绳、杆方向分速度相等(只能正交分解),除非二者均沿绳方向运动。
4、重力(1)考虑掉:在竖直平面内最高点、最低点进行动力学分析时,容易把重力分析掉——解决方法:列动力学方程前,一定先画好受力分析图,而受力分析第一个要画的力就是重力。
(2)考虑与否问题:①力学:打击、碰撞、爆炸类问题中,可不考虑,但缓冲模型必须考虑;②电磁学:基本粒子不考虑,但宏观带电体(液滴、小球、金属棒等)必须考虑重力。
③根据上下文分析:明确交代不考虑粒子重力的,不考虑;明确给出重力加速度g 的、题干中提到了“竖直”“水平”等字眼、经分析发现没有重力题设运动不可能实现的,考虑重力。
5、摩擦力分析(1)静摩擦力:其一是当做滑动摩擦力处理(错用公式N f F F μ=计算静摩擦力),没有预先判断或分析是什么摩擦力,摩擦力性质变了没有;其二是没有先分析主动力情况,没有分析清楚物体间相对运动趋势的方向,就默认(随意假设)成摩擦力朝某某方向。
(2)滑动摩擦力:N f F F μ=中F N 随意取作mg 或mg cos θ。
(3)叠加体问题中,分析地面对下面物块的摩擦力时,算掉了上面物块的重力(上面物块的对下面物块的压力)。
6、作用力有些题目问的是斜面对物块的作用力——这个作用力,是指斜面对物块的所有的力的合力,即支持力和摩擦力的合力,而不只是支持力。
刹车陷阱问题高中物理题
摘要:
1.刹车陷阱问题的概念和背景
2.刹车陷阱问题的解决方法
3.刹车陷阱问题在物理学习中的重要性
正文:
【刹车陷阱问题的概念和背景】
刹车陷阱问题是高中物理题中一个非常经典的问题,它主要涉及到力和运动的关系。
刹车陷阱问题的基本情景是:一个物体在运动过程中遇到了一个陷阱,物体会落入陷阱中,而陷阱会对物体施加一个力,使物体的动能逐渐转化为热能和声能等其他形式的能量。
【刹车陷阱问题的解决方法】
解决刹车陷阱问题,一般有以下几种方法:
1.利用动能定理。
动能定理是物理学中一个非常重要的定理,它指出物体的动能变化等于物体所受的外力沿着位移方向所做的功。
因此,我们可以利用动能定理来求解刹车陷阱问题。
2.利用牛顿第二定律。
牛顿第二定律是物理学中另一个非常重要的定律,它指出物体所受的合外力等于物体的质量乘以加速度。
在刹车陷阱问题中,我们可以通过求解物体的加速度,来求解物体在陷阱中的运动状态。
3.利用能量守恒定律。
能量守恒定律是物理学中的一个基本定律,它指出在一个封闭系统中,能量既不能被创造,也不能被消灭,只能从一种形式转化为另一种形式。
在刹车陷阱问题中,我们可以利用能量守恒定律来求解物体在
陷阱中的运动状态。
【刹车陷阱问题在物理学习中的重要性】
刹车陷阱问题在物理学习中具有非常重要的地位,它不仅可以帮助我们深入理解力和运动的关系,也可以帮助我们提高解决实际问题的能力。
直线运动知识点拨: 1.质点用一种只有质量没有形状旳几何点来替代物体。
这个点叫质点。
一种实际旳物体能否看作质点解决旳两个基本原则:(1)做平动旳物体。
(2)物体旳几何尺寸相对研究旳距离可以忽视不计。
2.位置、路程和位移(1) 位置:质点在空间所相应旳点。
(2) 路程:质点运动轨迹旳长度。
它是标量。
(3) 位移:质点运动位置旳变化,即运动质点从初位置指向末位置旳有向线段。
它是矢量。
3.时刻和时间(1) 时刻:是时间轴上旳一种拟定旳点。
如“3秒末”和“4秒初”就属于同一时刻。
(2) 时间:是时间轴上旳一段间隔,即是时间轴上两个不同旳时刻之差。
21t t t =- 4.平均速度、速度和速率(1) 平均速度(v ):质点在一段时间内旳位移与时间旳比值,即v =st∆∆ 。
它是矢量,它旳方向与Δs 旳方向相似。
在S - t 图中是割线旳斜率。
(2) 瞬时速度(v ):当平均速度中旳Δt →0时,st∆∆趋近一种拟定旳值。
它是矢量,它旳方向就是运动方向。
在S - t 图中是切线旳斜率。
(3) 速率:速度旳大小。
它是标量。
5.加速度描写速度变化旳快慢。
它是速度旳变化量与变化所用旳时间之比值,即: a =tv∆∆。
它是矢量,它旳方向与Δv 旳方向相似。
当加速度方向与速度方向一致时,质点作加速运动;当加速度方向与速度方向相反时,质点作减速运动。
6.匀变速直线运动规律(特点:加速度是一种恒量) (1)基本公式: S = v o t + 12a t 2v t = v 0 + a t (2)导出公式:① v t 2 - v 02 = 2aS ② S =v t t - 12a t 2③ v =S t =02t v v +④ 初速无论与否为零,匀变速直线运动旳质点,在持续相邻旳相等旳时间间隔内旳位移之差为一常数: S Ⅱ-S Ⅰ=aT 2(a 一匀变速直线运动旳加速度 T 一每个时间间隔旳时间) 可导出: S M -S N =(M -N)aT 2⑤ A B 段中间时刻旳即时速度: v t/ 2 =02t v v +=st⑥ AB 段位移中点旳即时速度: v S/2注:无论是匀加速还是匀减速直线运动均有: v t/2 < v s/2⑦ 初速为零旳匀加速直线运动, 在第1s 内、第 2s 内、第3s 内……第ns 内旳位移之比为:S Ⅰ:S Ⅱ:S Ⅲ:……:Sn = 1:3:5……:(2n-1); n=1、2、3、……⑧ 初速为零旳匀加速直线运动,在第1米内、第2米内、第3米内……第n 米内旳时间之比为:tv vt Ⅰ:t Ⅱ:t Ⅲ:…:t n =1:()21-:()23-……(n n --1); n=1、2、3、 7.匀减速直线运动至停止:可等效觉得反方向初速为零旳匀加速直线运动。
第10点 警觉刹车类问题中“时间陷阱〞对于汽车刹车这一类减速运动问题,一定要注意“时间陷阱〞,因为在利用公式s =v 0t +12at 2时,只要知道了v 0、a 、t ,原那么上是可以计算出位移,但在实际问题中,告诉时间往往超过减速到零所用时间,所以利用上述公式时往往容易出错.解答这类问题根本思路是1.先确定刹车时间.假设车辆从刹车到速度减到零所用时间为T ,那么由公式v t =v 0+aT (其中v t =0,a <0)可计算出刹车时间T =-v 0a .2.将题中所给出时间t 与T 比拟.假设T <t ,那么在利用公式v t =v 0-at 、s =v 0t -12at 2进展计算时,公式中时间应为T ;假设T >t ,那么在利用以上公式进展计算时,公式中时间应为t .对点例题 一辆汽车以72 km/h 速度行驶,现因事故紧急刹车并最终停顿运动.汽车刹车过程加速度大小为5 m/s 2,那么从开场刹车经过5 s ,汽车通过距离是多少?解题指导 错解:选v 0方向为正方向, v 0=72 km/h =20 m/sa =-5 m/s 2,t =5 s由s =v 0t +12at 2 得s =37.5 m正解:设汽车由刹车开场到停顿运动所用时间为t 0,选v 0方向为正方向v 0=72 km/h =20 m/sa =-5 m/s 2由v t =v 0+at 0得t 0=v t -v 0a =0-20-5s =4 s 可见,该汽车刹车后经过4 s 就已经停顿运动由s =v 0t +12at 2知刹车后经过5 s 通过距离为 s =v 0t 0+12at 20=[20×4+12×(-5)×42] m =40 m 答案 40 m方法总结 解决刹车类问题时 ,一定要先计算出汽车减速至零所用时间,然后根据给出时间和减速至零时间关系,确定位移大小.一辆汽车以15 m/s 初速度冲上长为120 m 斜坡,设汽车在上坡过程中做匀减速直线运动,加速度大小为0.6 m/s 2,求汽车到达坡顶需用多长时间? 答案 10 s解析 取初速度方向为正方向,由s =v 0t +12at 2得120=15t -12t 2,解得t 1=10 s ,t 2=40 s. t 2=40 s 是汽车在斜坡上减速到0,又反向加速到120 m 处时间,故应舍去.。
2020年高考物理核心探秘刹车问题考点考题考向突破专题三、刹车问题问题分析刹车问题是匀变速直线运动规律的实际应用问题.一般情况下,车辆刹车后的运动可以认为是在摩擦力作用下的匀减速直线运动,可以利用匀变速直线运动的有关规律解题.处理问题时,常用到三个基本公式:速度公式0t v v at =+,位移公式2012x v t at =+和公式2202v v ax -=.车辆刹车后,当速度为零时,车辆就停止了,不能往回走,这与一般的匀减速直线运动是有区别的,对于一般的匀减速直线运动,当加速度方向与速度方向相反时,物体先做匀减速直线运动,速度为零后,物体会往反方向做匀加速直线运动.如果考生在处理刹车问题时忽视了这点,而不加分析地直接套用公式解题,那么就容易陷入“刹车陷阱”中.因此,在处理刹车问题时,首先要判断出车辆从刹车到停止所用的时间,即刹车时间t 停,判断方法如下:根据速度公式0t v v at =+停,其中t v =0,故刹车时间为0=v t a停,比较刹车时间与题目中所给时间t 的大小,若t t <停,则将时间t 代入公式计算;若t t >停,则将t 停代入公式计算.透视1 考察刹车过程中的惯性问题刹车过程中的惯性问题是以刹车过程为背景,考查车速、车的质量与惯性的大小以及刹车后滑行的路程长短问题.解决问题的关键是理解牛顿的惯性定律与质量、速庋的关系,刹车后滑行的路程与车速、车的加速度的关系. 【题1】一汽车在路面情况相同的公路上直线行驶,下面关于车速、惯性、质量和滑行路程的讨论,正确的是 ( ) A .车速越大,它的惯性越大 B .质量越大,它的惯性越大 C .车速越大,刹车后滑行的路程越长D .车速越大,刹车后滑行的路程越长,所以惯性越大【解析】惯性的大小与质量有关,质量越大,车的惯性就越大,A 错误,B 正确;由于车与地面的摩擦力是不变的,即刹车过程中的加速度不变,故车速越大,滑行的路程就越大,但惯性的大小不变,它与车速没有关系,C 正确,D 错误.故正确答案为B 、C .透视2 考察刹车过程中的位移情况在求刹车过程中的位移情况时,一定要求出车辆从刹车到停止的刹车时间,这是正确解题的关键,如果不能够真正地掌握一些公式的物理意义以及在实际情况中的一些特殊情形,而想当然地将题目中所给的时间直接代入公式,盲目地套用公式,那么就容易陷入题目中所设置的陷阱里,以致解题出错. 【题2】一辆公共汽车进站后开始刹车,做匀减速直线运动,开始刹车后的第1 s 内和第2s 内位移大小依次为9 m 和7m ,则刹车后6s 内的位移是 ( ) A .20 m B .24 m C .25 m D. 75 m【解析】常见错解:由2s aT ∆=得2971a -=g ,2a =2m/s ;由21012s v T aT =-,得20191212v =⨯-⨯⨯,010v =m/s .将6t =s 代入位移公式,可得201242s v t at =-=m ,从而选择B .纠错:因为汽车在05m v t a==s 时就已经停止了,此时将6t = s 代入位移公式计算就不正确了.正解:根据题意以及公式2s aT ∆=可得2971a -=g ,即2a =2m/s ;又根据公式21012s v T aT =-可得20191212v =⨯-⨯⨯,即010v =m/s .汽车从刹车到停止的刹车时间05m v t a==s ,而6m t < s ,所以在汽车刹车后6s 内的位移为22010222v s a ==⨯m=25 m .故正确答案为C .【题3】汽车以20 m/s 的速度做匀速直线运动,刹车后的加速度为5 2m/s ,那么开始刹车后2 s 内与开始刹车后6 s 内汽车通过的位移之比为【解析】常见错解:刹车后2 s 内汽车的位移为211(20252)2x =⨯-⨯⨯m=30 m ,将6s 代入公式中求得刹车后6s 内汽车通过的位移为221(20656)2x =⨯-⨯⨯m=30 m ,故121x x =纠错:因为汽车在20=5t --停s=4 s 时就已经停止了,此时将6t = s 代入位移公式计算就不正确了.正解:汽车刹车后的刹车时间为20=5t --停s=4 s ,即汽车经过4 s 的时间完成刹车过程.在开始刹车后2s 内汽车的位移为211(20252)2x =⨯-⨯⨯m=30 m ,开始刹车后6s 内汽车的位移为开始刹车4s 肉汽车的位移,即221(20454)2x =⨯-⨯⨯ m=40 m ,则1234x x =. 透视3 考察刹车过程中的速度情况刹车过程中所求的速度分为两种情况:一种是求一般的速度大小,另一种是求刹车过程中的最大速度问题.前一种比较简单,后一种复杂些.在刹车过程中,为了使车辆安全停止,刹车时的速度不能过大,否则就可能会出现交通事故,能够使车辆安全停止的最大速度是车辆驾驶者必须注意的一个数据,驾驶时不能超过这个速度.处理有关刹车的最大速度问题时,可以通过加速度和不出现事故的最大刹车距离来求解.【题4】在交通事故的分析中,刹车线的长度是很重要的依据.刹车线是汽车刹车后,停止转动的轮胎在地面上滑动时留下的痕迹.在某次交通事故中,汽车的刹车线长度是14 m ,设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数为0.7,取g=10 2m/s ,则汽车开始刹车时的速度大小为 。
第10点 警惕刹车类问题中的“时间陷阱”
对于汽车刹车这一类减速运动问题,一定要注意“时间陷阱”,因为在利用公式s
=v 0t +12
at 2时,只要知道了v 0、a 、t ,原则上是可以计算出位移的,但在实际问题中,告诉的时间往往超过减速到零所用的时间,所以利用上述公式时往往容易出错. 解答这类问题的基本思路是
1.先确定刹车时间.若车辆从刹车到速度减到零所用的时间为T ,则由公式v t =v 0
+aT(其中v t =0,a <0)可计算出刹车时间T =-v 0a
. 2.将题中所给出的已知时间t 与T 比较.若T<t ,则在利用公式v t =v 0-at 、s =v 0t -12
at 2进行计算时,公式中的时间应为T ;若T>t ,则在利用以上公式进行计算时,公式中的时间应为t.
对点例题 一辆汽车以72 km/h 的速度行驶,现因事故紧急刹车并最终停止运动.已知汽车刹车过程加速度大小为5 m/s 2,则从开始刹车经过5 s ,汽车通过的距离是多少?
解题指导 错解:选v 0的方向为正方向,
v 0=72 km/h =20 m/s
a =-5 m/s 2,t =5 s
由s =v 0t +12
at 2 得s =37.5 m
正解:设汽车由刹车开始到停止运动所用的时间为t 0,选v 0的方向为正方向
v 0=72 km/h =20 m/s
a =-5 m/s 2
由v
t =v
+at
得t
=
v
t
-v
a
=
0-20
-5
s=4 s
可见,该汽车刹车后经过4 s就已经停止运动
由s=v
0t+
1
2
at2知刹车后经过5 s通过的距离为
s=v
0t
+
1
2
at 2
=[20×4+
1
2
×(-5)×42] m=40 m
答案40 m
方法总结解决刹车类问题时,一定要先计算出汽车减速至零所用的时间,然后根据给出的时间和减速至零的时间关系,确定位移大小.
一辆汽车以15 m/s的初速度冲上长为120 m的斜坡,设汽车在上坡过程中做匀减速直线运动,加速度大小为0.6 m/s2,求汽车到达坡顶需用多长时间?
答案10 s
解析取初速度方向为正方向,由s=v
0t+
1
2
at2得120=15t-
1
2
×0.6t2,解得t
1
=
10 s,t
2
=40 s.
t
2
=40 s是汽车在斜坡上减速到0,又反向加速到120 m处的时间,故应舍去.。