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1、高高 考考 总总 复复 习习 优优 化化 设设 计计GAO KAO ZONG FU XI YOU HUA SHE JIGAO KAO ZONG FU XI YOU HUA SHE JI研专项素养提升研专项素养提升第一章第一章2023一、情境化主一、情境化主题突破突破:交通安全交通安全类问题分析分析(一一)【背景资料】【背景资料】近年来,随着我国经济快速增长,交通运输业迅速发展,道路交通已与人们的生活密不可分。但交通运输的发展在便利人们生活的同时,也存在着安全隐患。每年有很多人为因素导致的交通事故,比如未按规定让行、无证驾驶、酒后驾驶、违反交通信号通行等。根据物理核心素养要求,要能应用运动的观念
2、正确解释交通安全现象,综合应用所学的匀变速直线运动知识解决这类实际问题。从而提升科学思维素养,具有安全意识、促进可持续发展的责任感,警钟长鸣,注意交通安全。【考向分析】【考向分析】分析交通违法事例,将警示我们遵守交通法规,珍惜生命。在交通安全问题的分析中,要用到物理规律,像匀变速直线运动规律、牛顿运动定律、功能关系等是常考常新的内容,在这里我们仅就交通安全中的运动情境类问题进行练习,强化基础,提升能力。【案例探究】【案例探究】下面的图表是部分停车距离的数据。车速/(kmh-1)反应距离/m刹车距离/m停车距离/m40101020601522.537.580请根据上面的表格回答下列问题(本题中的
3、路面情况和车辆性能均相同,刹车时的加速度不变):(1)如果驾驶员的反应时间相同,请在表格中填上对应的数值。(2)超速是一种很危险的驾驶行为,一位司机发现前面80 m处有一障碍物,此时他的车速为108 km/h,请通过定量计算看他能否避免车祸的发生?(3)酒后驾车是一种危害性很大的违法行为,由于酒精的作用,人的反应时间延长,发生交通事故的概率大大增加。一名喝了酒的驾驶员,发现前面60 m处有一队学生正在横过马路,此时他的车速为72 km/h,而他的反应时间比正常时长了0.6 s,请问他能否避免惨剧的发生?审题指导在驾驶员的反应时间内,汽车做匀速直线运动。汽车刹车过程做匀减速直线运动,可以看成反向
4、的匀加速直线运动来处理。答案(1)204060(2)不能避免(3)不能避免解析(1)在驾驶员的反应时间内汽车做匀速直线运动,x=v0t,反应时间一定,当初速度为80 km/h时,初速度是40 km/h的2倍,则反应距离是10 m的2倍,所以s3=20 m刹车后做匀减速直线运动,x=,当初速度为80 km/h时,初速度是40 km/h的2倍,刹车时的加速度不变,则刹车距离是10 m的4倍,所以x3=40 m停车距离L3=s3+x3=20 m+40 m=60 m。(2)车速108 km/h是40 km/s的2.7倍与车速为40 km/h时比较可知反应距离为102.7 m=27 m刹车距离为102.
5、72 m=72.9 m停车距离为27 m+72.9 m=99.9 m因为99.9 m80 m,所以不能避免车祸。【创新训练】【创新训练】强行超车是道路交通安全的极大隐患之一。如图所示是汽车超车过程的示意图,汽车甲和货车均以36 km/h的速度在路面上匀速行驶,其中甲车车身长L1=5 m、货车车身长L2=8 m,货车在甲车前s=3 m处。若甲车司机加速从货车左侧超车,加速度大小为2 m/s2。假定货车速度保持不变,不计车辆变道的时间及车辆的宽度。(1)求甲车完成超车至少需要多长时间。(2)若甲车开始超车时,看到道路正前方的乙车迎面驶来,此时二者相距110 m,乙车速度为54 km/h。甲车超车的
6、整个过程中,乙车速度始终保持不变,请通过计算分析甲车能否安全超车。答案(1)4 s(2)见解析解析(1)设甲经过时间t刚好完成超车,在时间t内甲车位移x1=v1t+at2货车位移x2=v2t根据几何关系x1=x2+L1+L2+s代入数据得t=4 s即甲车最短的超车时间为4 s。(2)在最短4 s内甲车位移x1=56 m乙车位移x3=v3t=60 m由于x1+x3=116 m110 m,故甲车不能安全超车。二、典型物理模型指二、典型物理模型指导突破突破:空中抛体相遇模型空中抛体相遇模型【模型概述】【模型概述】1.两个自由落体运动(1)运动规律和方向相同,因此必须从一上一下两个位置释放,且上面的物
7、体先释放,下面的物体后释放;(2)若以下面物体为参考系,则先释放的上面物体相对下面物体以速度v=gt做匀速运动,其中t为两物体释放的时间差。2.自由落体运动和竖直上抛运动(1)开始时为相向运动,两物体运动的加速度相同,对于做竖直上抛运动的物体,注意其运动过程所具有的往返性和对称性特点;(2)若两物体同时开始运动,则上抛物体相对于自由下落物体做速度为v0的匀速运动,相遇时间t=,其中v0为竖直上抛运动的初速度,h为开始运动时两物体间的距离。3.两个竖直上抛运动在同一点以相同初速度竖直上抛的两个物体必须在不同时刻抛出,且只能是处于下落阶段的物体与处于上升阶段的物体相遇。【考向分析】【考向分析】自由
8、落体运动和竖直上抛运动是高考的基础应用考点,是匀变速直线运动规律的进一步应用,而空中抛体相遇模型是这类问题的难点和易错点,虽然直接考这类模型的考题较少,但其中的科学思维方法是常考的内容。【案例探究】【案例探究】从地面上以初速度2v0竖直上抛一物体A,相隔t时间后又以初速度v0从地面上竖直上抛另一物体B,要使A、B能在空中相遇,则关于两物体抛出的时间间隔t应满足的条件,下列说法正确的是()审题指导第一步:在同一坐标系中作出两物体做竖直上抛运动的x-t图像。第二步:利用竖直上抛运动特点,分析临界状态。答案C解析解法一如图所示,要A、B在空中相遇,必须使两者相对于抛出点的位移相等,即要求A、B图线必
9、须相交,据此可从图中看出:物体B最早抛出的临界情形是物体B落地时恰好与A相遇;物体B最迟抛出的临界情形是物体B抛出时恰好与A相遇。故要使A、B能在空中相遇,t应满足的条件为素养点拨 相遇和追及问题,主要的关系就是位移关系和时间关系,所以要想到用位移时间图像解题。通过位移时间图像分析竖直上抛运动,要抓住竖直上抛运动的特点。【创新训练】【创新训练】1.物体甲从离地面高度h处自由下落,同时在它正下方的地面上有一物体乙以初速度v0竖直向上抛。重力加速度为g,不计空气阻力,两物体均看作质点。(1)要使两物体在空中相碰,乙的初速度v0应满足什么条件?(2)要使乙在下落过程中与甲相碰,v0应满足什么条件?2
10、.比萨斜塔从地基到塔顶高58.36 m,从地面到塔顶高55 m,如图所示。相传伽利略在比萨斜塔上做了个实验,推翻了亚里士多德的观点。伽利略在斜塔顶无初速度释放一小球,小球经过t=3.35 s到达地面,且小球经过第一层到达地面的时间为t1=0.2 s,不计空气阻力。(结果均取三位有效数字)(1)求该地的重力加速度大小。(2)求比萨斜塔第一层的高度h1。(3)若在小球从斜塔顶开始自由下落的同时从地面竖直上抛一小球,两球在空中相遇,则竖直上抛小球的初速度大小v0应满足什么条件?答案(1)9.80 m/s2(2)6.38 m (3)v016.4 m/s三、重要科学思三、重要科学思维方法指方法指导:转化
11、法在运化法在运动学学问题中的中的应用用 所谓转化法是指通过转换研究对象、物理模型、物理过程、物理状态、思维角度、空间角度等达到化繁为简、解决问题的目的。这种方法能充分展示解题者的想象设计能力和创造性思维品质,充分体现分析能力,通过巧解实现速解。转化法是解决问题的一种重要策略。在运动学问题的解题过程中,若按正常解法求解有困难时,往往可以通过变换思维方式,转换研究对象使解答过程简单明了。一、转换研究对象一、转换研究对象将多物体运动转化为单物体运动将多物体运动转化为单物体运动【案例探究】【案例探究】案例1.(2021浙江高三月考)杂技演员每隔相等的时间竖直向上抛出一个小球(不计一切阻力,小球间互不影
12、响),若每个小球上升的最大高度都是1.8 m,他一共有5个小球,要想使节目连续不断地表演下去,根据该表演者的实际情况,在他的手中总要有一个小球停留,则每个小球在手中停留的时间应为(g取10 m/s2)()A.0.36 sB.0.24 sC.0.2 sD.0.3 s审题指导将多个小球的运动通过思维转换看成一个小球的运动。答案D 二、转换思维方式二、转换思维方式逆向思维法逆向思维法【案例探究】【案例探究】案例2.如图所示,一冰壶以某一速度垂直进入四个等宽的矩形区域,沿虚线做匀减速直线运动,刚要离开第四个矩形区域的E点时冰壶速度恰好为零,冰壶通过前三个矩形的总时间为t,试通过所学知识分析并计算冰壶通
13、过第四个矩形区域所用的时间是多少?(冰壶可视为质点)答案t【创新训练】【创新训练】1.某同学站在一平房边观察从屋檐上滴下的水滴,他发现屋檐向下滴水是等时的,且第4滴正欲滴下时,第1滴刚好到达地面,第2滴和第3滴恰好分别位于窗户的下沿和上沿,他测得窗户上、下沿的高度差为1.2 m,重力加速度g取10 m/s2。则屋檐离地面的高度为()A.3.2 mB.3.6 mC.1.8 m D.2.0 m答案B 解法二4滴水所处的位置可等效转化为一滴水做自由落体运动在连续相等的时间内通过的位置。图中自上而下相邻距离比为135,其中点“3”和点“2”的间隔为1.2 m,则点“3”和点“4”的间隔为0.4 m,点“2”和点“1”的间隔为2.0 m,所以屋檐离地面的高度等于(0.4+1.2+2.0)m=3.6 m。答案C 本 课 结 束