匀变速直线运动与汽车行驶安全 5页

匀变速直线运动与汽车行驶安全（一）课标要求能用公式和图象描述匀变速直线运动，体会数学在研究物理问题中的重要性。本节课要求学生能用公式描述匀变速直线运动及解决生活中的实际问题，即用匀变速直线运动的位移公式、速度公式、加速度公式等描述匀变速直线运动的规律，用公式描述匀变速直线运动的主要目的在于让学生体会数学的简洁、抽象、准确等特点，感受数学方法的奇妙，认识数学在研究物理问题中的重要性。同时，还要求学生会用图象描述匀变速直线运动以及用来解决实际问题，从而认识图象法在研究物理问题中的作用。与数学公式相比，图象法显得直观、形象、生动，让人一目了然，从而使学生感受到图象法的直观美。（二）教学设计思想本节教材的重点是让学生运用匀变速直线运动的规律解决实际问题，属于一节习题课。在新课标的背景下的习题课的教学方法，我做了以下几点改进：（1）传统的习题课大多数是“一言堂”、“满堂灌”，这种教学方式不利于培养学生接受知识的能力，也不利于培养学生解决问题的能力。因此我把传统的教学模式进行了改革，由纯粹的老师讲学生听改为师生共同参与解决问题，使学生在解决问题的过程中体会到一种成就感，从而提高学生学习物理的兴趣，培养他们的钻研精神。（2）在题目的设置上，打破了传统的纯物理题目，使问题和生活紧密联系，使物理教学贴近学生生活，联系社会实际，因此在“匀变速直线运动与汽车行驶安全”这节课中的三个案例都与学生的生活密切相关，这样就会增加学生对物理的亲切感，并且引导学生养成在实际生活中观察问题和发现问题的能力，以及用学过的物理知识解决实际问题的能力。（3）充分调动学生的主观能动性，增加学生上堂板演的机会，在这个过程中一方面培养学生口头表达能力，另一方面也会给其他同学树立一个榜样的作用，鼓励同学们积极发言，敢于发表自己的观点。（三）教学目标1.知识与技能（1）掌握匀变速直线运动的速度公式vt=v0+at和位移公式s=v0t+12at2，并能用来解决实际问题；（2）能够运用公式v2t-v20=2as和=v0+vt2解决实际问题。2.过程与方法通过解决实际问题，培养学生运用物理规律对实际生活中的现象进行合理分析、解决问题的能力。3.情感、态度和价值观 （1）通过汽车行驶安全与物理学规律关系的探讨，理解物理与社会的关系； （2）通过活动使学生获得成功的喜悦，培养学生参与物理学习活动的兴趣，提高学习的自信心； （3）使学生通过对实际问题的分析掌握匀变速直线运动规律的应用； （4）通过一题多解的方法培养学生的发散思维能力。（四）  教学重点对运动过程的分析和应用规律的选取。（五）教学方法  师生讨论，以学生活动为主。（六）教学流程图见下页图。(七)教学过程教学过程师生互动1.生活中的匀变速直线运动\n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，例如：在平直的高速公路上行驶的汽车，在超车的一段时间内，可以认为它做匀加速直线运动，刹车时间内则做匀减速直线运动，直到停止。深受青少年喜爱的滑板车运动中，运动员站在板上从坡顶笔直滑下时做匀加速直线运动，笔直滑上斜坡时做匀减速直线运动。所以，匀变速直线运动跟我们的日常生活关系很密切，研究匀变速直线运动的问题很有意义随着人们生活水平的提高，越来越多的汽车进入家庭。但由此而引发的交通问题却日益突出，交通事故频繁发生，极大地威胁人们的生命和财产安全。引起交通事故的原因有很多，在诸多的交通事故中，有相当一部分是因为驾驶员自身因素造成的，这与道路和交通设施情况及驾驶员的自身素质有很大关系。下面我们从物理学角度，运用匀变速直线运动规律去研究汽车行驶安全问题。下面我们先看一组真实的相片。2.案例分析【案例一】在高速公路上，有时会发生“追尾”的事故——后面的汽车撞上前面的汽车。请你从后车的运动分析一下，造成“追尾”事故的原因有哪些？【分析】从后车的运动考虑，造成“追尾”事故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）司机的反应较迟钝；（4）车的制动性能较差。根据我国道路交通管理的有关规定，同车道行驶的机动车，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。课本上给出了香港运输署的《安全距离图》，通过图示我们知道不同情况下的安全距离是不同的，那     投影超车和滑板车的图片，调动了学生的兴趣。         投影“追尾”事故的图片，场面真实再现，学生兴趣再次被调动起来。    \n    续上表教学过程师生互动么安全距离是根据什么计算出来的呢？在了解这些知识之前，我们必须先学习几个有关的概念。（1）反应时间。日常生活中，有时需要反应灵敏，对战士、司机、飞行员、运动员等尤其如此，拿短跑运动员来说，当他听到号令枪响时要尽快跑出去，他从听到号令枪响到起跑这一段时间就叫作反应时间，即人从发现情况到采取相应的行动所经过的时间。通常情况下，驾驶员的反应时间与其注意力集中程度、驾驶经验和体力状态有关，平均约为05～15s，驾驶员酒后驾车的反应时间至少会增加2～3倍。（2）反应距离、刹车距离、停车距离、安全距离。在行驶的汽车中，驾驶员发现前方有危险时，必须先经过一段反应时间后，才作出刹车动作，在反应时间内汽车以原来的速度行驶，所行驶的距离就叫作反应距离。反应时间取决于反应时间的长短和汽车的运动速度大小。从制动刹车开始，到汽车完全停下来，汽车做减速运动，有时为了计算方便，认为汽车刹车过程为匀减速直线运动，这一段时间内所通过的距离叫作刹车距离。刹车距离取决于汽车的行驶速度大小和路面情况。反应距离和刹车距离两者之和就是停车距离，那么停车距离的长短就由反应距离和刹车距离所决定。由此可见，安全距离应该是大于一般情况下的停车距离。教材中“《驾驶员守则》中安全距离图”指出了一般情况下汽车行驶速度所对应的大致安全距离，在实际操作过程中，驾驶员还应根据具体的路面情况、汽车行驶速度、自己的反应时间，结合自己的经验去估算安全距离的大小。【案例二】宝来号称“驾驶者之车”，以操控性好著称，其制动性能表现不俗，在2004年“100款国产轿车制动大测评”18　L组别中获得第二名的好成绩。已知宝来18在刹车时产生的加速度大小约为10m/s2。假设这款车的初始速度为108km/h，驾驶员的反应时间为1s，请分析其停车距离为多少？【分析】当司机发现紧急情况后，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，汽车做匀减速直线运动。所以，刹车过程中汽车先后做着两种不同的运动，行驶的安全距离等于两部分距离之和。学生热烈讨论，积极发言，教师做总结。        教师从学生提出的各种原因中给出几个和汽车行驶相关的概念，并投影配套课件：HＯ1211。 提问：反应距离、刹车距离、停车距离的长短各取决于什么因素呢？\n 学生积极举手发言，得出结论，教师总结。 投影“2004年100款国产车刹车大评比”前三名：花冠、宝来、帕萨特的图片，学生大多数喜爱名车，故神情激动。续上表教学过程师生互动【解答】取汽车行驶的方向为正方向，则v0=108km/h=30m/s，在反应时间t1=1s内，汽车运动的位移为：s1=v0t1=30×１m=30m刹车后，汽车做匀减速直线运动，滑行时间为：t2=vt-v0a=0-30-10　s=3s汽车滑行的位移为：s2=v0t0+12at22=30×3m+12×（-10）×32m=45m所以行驶时的安全距离应为：s=s1+s2=30m+45m=75m【思考】如果司机酒后驾车，则停车距离又为多大？【案例三】在一个大雾弥漫的早上，一辆汽车在平直的单行道上以v1＝108km/h的速度行驶，突然驾驶员发现在前方s0＝40m处有一辆货车正以v2＝72km/h的不变速度沿相同的方向行驶。于是驾驶员马上采取紧急刹车，已知汽车刹车时的加速度大小恒为5m/s2。请你分析一下这会发生撞车事故吗？【分析】刹车后汽车做匀减速直线运动，货车仍做匀速直线运动，假设两者之间距离较大，当汽车的速度大于货车的速度时，两者之间的距离是减小的；当汽车的速度小于货车的速度时，两者之间的距离是增加的，即当两者速度相等时，两者之间有最小距离。如果两者相撞，一定是在两者速度相等之前相撞。那我们可以把两者速度相等作为判断两车相不相撞的依据。【解答】当两车速度相等时，两者之间的距离最小，设经过时间t后速度相等，则：t=v′1-v1a=20-30-5s=2s师生共同分析运动过程，建立运动示意图。 教师板书，提醒学生注意解题的规范性。思考：能否用其他的方法求解？组织学生交流讨论，并让学生板演。 学生分别利用了平均速度、图象等方法来求解，体现了一题多解的思想。通过计算司机酒后驾车的停车距离告诉学生酒后驾车的危险性。    师生互动，创设物理情景，建立简单的运动示意图，分析运动过程。引导学生分析两车不相撞的临界条件是两车速度相等时恰好不相撞。续上表教学过程师生互动这段时间内汽车的位移为：s1=v′21-v212a=202-3022×（-5）m=50m               货车的位移为：s2=v2t=20×2m=40m两者之间的距离为：s0+s2-s1=(40+40-50)m=30m所以两车不会相撞。通过讨论，总结学生的解法有：\n解法一（相对运动法）：取货车为参考系，则汽车的相对速度为v0=10m/s，相对加速度为a=-5　m/s2。由v2t-v20=2as可知汽车从刹车到停止所经过的位移为：s=v2t-v202a=0-1022×(-5)m=10m因为s＜s0，所以汽车和货车不会相撞。解法二（函数法）：设经过时间t货车和汽车的位移分别为s1和s2，两车相距为Δs，则：s1=v1t+12at2s2=v2tΔs=s0+s2-s1代入数据整理得：Δs=52（t2-4t+16）=52（t-2）2+30因为Δs＞0，所以两车不会相撞。解法三（图象法）：将汽车和货车的运动在图象中表示出来，当两者速度相等时相距最近，此时两者间的相对位移大小Δs即为阴影部分的面积，由图可知△s=10m＜40m所以两车不会相撞。组织学生讨论其他解法。学生讨论后教师提问，得出的解法有函数法、相对运动法、图象法等，教师总结各种解法的特点。  相对运动法将两个物体的运动转化为一个物体的运动，运动过程简单易懂，属于比较简单的一种解法。   函数定则充分利用数学知识来解决物理问题，体现了学科间的知识渗透。 图象定则直观、形象、生动，一目了然，便于定性地分析问题。续上表教学过程师生互动3.课堂小结本节课我们通过对生活中实际问题的分析来巩固匀变速直线运动的规律的应用，也由此进一步明白物理和我们的生活是息息相关的。以后我们也应该善于用我们的物理知识和身边的点滴联系起来，尝试用物理规律解释某些生活现象。另外，通过一题多解的方法来培养我们的发散思维，在解题的过程中我们能体会到数学在研究物理问题中的重要性，以及感受到图象法的直观美。4.布置作业(1)课本p32：实践与拓展。(2)设计与操作：粗略计算自行车在刹车时的加速度。教师在学生板演时注意其运动过程分析、运动规律的选择