金志培

(連云港外國語學校 江蘇 連云港 222003)

在人的生命越來越得到重視的今天，安全教育已經(jīng)成為學校教育的重要任務之一.面對每年10萬多人的死傷，更覺得加強對安全意識比較薄弱的中學生進行安全教育的必要．據(jù)報道：分析全國道路交通事故情況，主要原因有超速行駛、酒后駕駛、疲勞駕駛，惡劣天氣導致的事故，特別是全國雨、雪、霧等惡劣天氣條件下發(fā)生道路交通事故；還有低駕齡駕駛?cè)苏厥碌龋?/p>

在物理教學中結合所學知識對學生進行交通安全知識教育，可以做到“潤物細無聲”的效果，更容易被學生接受，也會深刻理解相關交通規(guī)定的必要性，從而自覺養(yǎng)成遵守交通法規(guī)的習慣．現(xiàn)就物理習題談談交通安全中的幾個問題．

1 高速公路上保持200 m車距的必要性

習題1：為了安全，在公路上行駛的汽車之間應保持必要的距離，我國公安部門規(guī)定，高速公路上行駛的汽車的安全距離為200 m，最高時速為120 km/h.請你根據(jù)下面提供的資料，通過計算來說明安全距離為200 m的理論依據(jù)(取g=10 m/s2)．

資料1：行駛員的反應時間：0.35～0.65 s之間

資料2：各種路面與輪胎之間的動摩擦因數(shù)

路 面 動摩擦因數(shù)

干瀝青或混凝土 0.7～0.75

干碎石路面 0.6～0.7

濕瀝青或混凝土 0.32～0.4 (1)在計算中駕駛員反應時間，路面與輪胎之間的動摩擦因數(shù)各應取多少？

(2)通過你的計算來說明安全距離為200 m的必要性．

解：(1)應取駕駛員反應時間為t= 0.65 s，動摩擦因數(shù)μ=0.32.

汽車在反應時間內(nèi)是做勻速直線運動的，所以駕駛員反應時間越長，汽車在反應時間內(nèi)勻速運動的距離越大，也就越容易追尾．動摩擦因數(shù)μ越小，車越不容易停下，也就越容易追尾．

(2)汽車在反應時間內(nèi)做勻速直線運動，然后剎車做勻減速直線運動

s1=v0t= 21.7 m

μmg=ma

得

a=μg=3.2 m/s2

v02=2as2

得

s=s1+s2= 195 m

因此，高速公路上汽車安全行駛距離為200 m是必要的．

2 雨雪天氣慢行的必要性

習題2：《高中物理必修》(人教版)第26頁，質(zhì)量為2.0×103kg的汽車在水平公路上行駛，輪胎與路面間的最大靜摩擦力為1.4×104N．汽車經(jīng)過半徑為50 m的彎路時，如果車速達到72 km/h，這輛車會不會側(cè)滑？

1.6×104N>1.4×104N

因為摩擦力不足以充當向心力，會離心運動發(fā)生側(cè)滑，所以會發(fā)生交通事故.

如果車速高于這個值就容易發(fā)生側(cè)滑的事故，這樣就有助于學生理解在雨雪天氣為什么容易發(fā)生交通事故，特別是在轉(zhuǎn)彎處應該減速慢行的道理．

3 過橋時限速的必要性

習題3：《高中物理必修》(人教版)第27頁，有一輛質(zhì)量為800 kg的小汽車駛上圓弧半徑為50 m的拱橋．

(1)汽車到達橋頂時速度為5 m/s，汽車對橋的壓力多大？

(2)汽車以多大的速度經(jīng)過橋頂時恰好對橋沒有壓力而騰空？

(3)汽車對地面的壓力過小是不安全的．因此從這個角度講，汽車過橋時的速度不能過大．對于同樣的車速，拱形橋的半徑大些還是小些比較安全？

解：(1) 設汽車質(zhì)量為m,拱橋半徑為r,汽車過拱橋的橋頂時速度大小為v,此時受到橋面對它的彈力大小為F,則有

可得

根據(jù)牛頓第三定律可知汽車對橋的壓力大小

800×9.8 N-800×0.5 N=7440 N

(2)汽車對橋沒有壓力而騰空時,即F′=0,對應的速度為v0,此時應有

故

22.1 m/s=79.6 km/h

教師再進一步列舉一些我國最近建設的過江大橋的限速要求，使學生理解限速過橋的必要性．

4 佩戴安全帶的必要性

習題4：在高速公路上以v0=108 km/h速度行駛的汽車，急剎車后，后車輪迅速停止轉(zhuǎn)動，與地面間的動摩擦因數(shù)為0.8.乘客如果系了安全帶，人車同時停下；如果沒系安全帶，乘客由于慣性將以原速向前沖出，與前方硬物相撞.設碰后人的速度為反向0.2v0，碰撞時間為0.03 s.求系了安全帶后可以使乘客受到的力減為不系安全帶時撞擊力的多少分之一.

解：(1)v0=108 km/h=30 m/s

設乘客與車的共同質(zhì)量為M.車受到的滑動摩擦力為f，人的質(zhì)量為m,由牛頓第二定律得

f=μMg=Ma1

a1=μg=0.8×10 m/s2=8 m/s2

(2)取末速度方向為正，不系安全帶時

得

a2=120 m/s2

對人的作用力

F2=ma2

系安全帶時對人的作用力

F1=ma1

F2∶F1=150

可見在行車過程中，系安全帶可以大大減緩碰撞時的作用力，更好保護車內(nèi)人員的安全．

5 加重對超速、醉駕處罰的必要性

(1)該肇事汽車的初速度vA是多大?

(2)游客橫過馬路的速度是多大?

圖1

自控系統(tǒng)采用集散型控制方式，由設在中心控制室計算機上位機系統(tǒng)和分別設在取水、供水系統(tǒng)的可編程邏輯控制器下位機系統(tǒng)所組成，采用PROFIBUS現(xiàn)場總線，將上位機系統(tǒng)與下位機系統(tǒng)連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信過程顯示，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕瓜到y(tǒng)更安全。

對警車，有vm2=2as；對肇事汽車，有vA2=2as′，則

即

故

(2)對肇事汽車，由v02=2as，v02∝s得

故肇事汽車至出事點B的速度為

肇事汽車從剎車點到出事點的時間

又司機的反應時間t0=0.7 s，故游客橫過馬路的速度

從上面的分析求解可知，肇事汽車為超速行駛，而游客的行走速度并不快．

從以上粗略的計算可以看出，如果車速為50 km/h，約為14 m/s，即使立即剎車，需要1 s鐘后車才能停下來，此時，車前進了14 m遠.

教師也可以介紹：酒精還會抑制運動神經(jīng)系統(tǒng)，使人觸覺異常，本能反應動作的時間也明顯延長，從而無法正常控制油門、剎車、掛擋、方向盤的操作，“手腳不聽使喚”．酒精也會使人的視野縮窄、視力模糊、辨色混亂、聽力減弱，對燈光刺激反應異常，甚至不能正確分辨清道路上的行駛線、斑馬線、岔路口、紅綠燈以及其他車輛和行人，極易導致判斷失誤．這些都可能延緩剎車的時間，在出現(xiàn)事故的時刻造成事故的原因，結合醉駕的惡性事故，可以使學生深刻理解加重對醉駕處罰的必要性．

在物理的教學中，結合所學知識，加強安全教育，加強珍惜生命的教育無疑是有意義的，也是必要和可能的．將空泛的安全教育落實在學習中也會收到更好的效果．