师：同学们，今天我们来学习高一粤教版物理必修第一册第二章第五节“匀变速直线运动与汽车安全行驶”。前面我们学了匀变速直线运动的相关规律，这节课我们就来探讨它在汽车安全行驶方面的应用。在高速公路上，每隔一段路程，就能看到路面上的车距确认辅助线，路旁还有车距确认提示牌。大家知道这些辅助线和提示牌有什么作用吗？
生：不知道。
师：它们是用来提醒驾驶员注意车距，确保汽车行驶安全的。根据我国道路交通管理规定，同一车道行驶的机动车，后车要根据行驶速度、天气和路面情况等，与前车保持必要的安全距离。前后车距离太近，容易发生交通事故。那大家思考一下，要保持多大的距离才符合安全距离的要求呢？要了解这个，我们先来学习几个物理量。通常驾驶员从发现情况到采取刹车措施，需要一定时间，我们把这个时间称为反应时间。反应时间的长短，一般与驾驶员注意力集中程度有关，大部分驾驶员反应时间平均值在0.4 - 1.5秒。要是酒后驾驶或疲劳驾驶，反应时间会大大增加。我们把反应时间内汽车行驶的距离叫做反应距离。在反应时间内，默认驾驶员还没采取刹车措施，所以这段时间汽车的运动可近似看作匀速直线运动。采取刹车措施后汽车行驶的距离，叫做刹车距离。在刹车时间内，为方便计算，我们把汽车刹车运动过程简化成理想化模型，默认汽车受到恒定制动力，因此刹车时间内汽车的运动可近似看作匀减速直线运动。汽车的停车距离，就是反应距离与刹车距离之和。我们对安全距离的要求是，安全距离必须大于停车距离。大家看课本52页的图2 - 5 - 1，从图中可以看出，汽车停车距离由反应距离和刹车距离两部分组成。当汽车行驶速度不同时，对应的停车距离也不一样。速度为40千米每小时，停车距离约20米；车速60千米每小时，停车距离约35米；车速80千米每小时，停车距离约60米。从这些数据可以得出，其他条件相同的情况下，车速越大，停车距离越大。因为安全距离要大于停车距离，所以车速越大，需要保留的安全距离就越大。下面我们以课本53页的例题一，来学习刹车距离的计算。题目中，汽车在高速公路行驶速度为108千米每小时，也就是30米每秒，发现前方80米处有交通事故，马上刹车，刹车过程加速度为7.5米每平方秒，问汽车是否会出现安全问题？要判断是否有安全问题，就要算出汽车刹车距离，然后和80米比较。若小于80米，就不会有安全问题；若大于80米，就会有安全问题。由于汽车刹车过程可近似看作匀减速直线运动，根据公式$V_T^2 - V_0^2 = 2AS$，因为是匀减速，所以加速度$a = -7.5$米每平方秒。又因为汽车要在到达事故位置前停下，所以末速度$V_T = 0$，代入数据可得刹车距离$s = 60$米。因为60小于80米，所以本题描述的情况不会出现安全问题。通过例一的计算过程，大家思考一下，影响汽车刹车距离的因素有哪些呢？根据公式$s = \frac{V_T^2 - V_0^2}{2A}$，可知有两个因素。第一，刹车距离与初速度大小有关。我们把例题一变式，把汽车速度由108增大到180千米每小时，重新计算刹车距离，经过计算，刹车距离增大到166.7米，因为166.7大于80米，就会出现安全问题。所以为了汽车安全行驶，开车时车速不要太快，更不能超速行驶。因此，我们常看到高速公路上有限速标志。在相同初速度情况下，大型车刹车滑行距离比小型车长，所以高速公路对大型车限速要求比小型车更严格。对前面两题汽车刹车过程做$V - T$图，可以更形象地看出，速度增大后的$V - T$图线与t轴所围面积明显增大，也就是说速度增大会导致刹车距离增大。第二个影响因素是刹车距离与加速度大小有关。我们把例一再变式，把汽车加速度由7.5减小至5米每平方秒，重新计算刹车距离，得出刹车距离增大到90米，因为90大于80米，所以会出现安全问题。由此可知，匀减速直线运动加速度越小，刹车距离越大。所以为了安全行驶，驾驶员要经常检查汽车制动性能，开车时留意路面是否湿滑，货车不超重，客车不超载等。汽车制动性能是影响行驶安全的重要性能之一，随着科技发展，各种制动技术应用于汽车制造，提高汽车安全性能，主要有防抱死制动系统（ABS）、电子制动力分配（EBD）、电子稳定程序（ESP）。其中防抱死制动系统ABS，是指汽车紧急制动时，如果四个轮子被抱死，汽车会丧失转向能力，容易发生侧滑或侧翻。ABS系统能让汽车紧急刹车时，车轮既受制动又不抱死，有效保障驾驶员和乘客安全，直到汽车完全停下。其他制动技术相关介绍在课本55 - 56页，感兴趣的同学可以自行查阅资料学习。为了道路安全，警察严查货车和客车超载行为，因为相同制动力作用下，汽车质量越大，产生加速度越小，刹车时停车距离越大。所以，汽车安全行驶，严禁超载。对汽车刹车过程做$V - T$图，可以看出加速度减小后的$V - T$图线与t轴所围面积明显增大，也就是说加速度减小会导致刹车距离增大。例一分析过程没考虑驾驶员反应时间，大家思考一下，现实生活中发现情况与采取刹车措施能同时进行吗？资料显示，飞人刘翔起跑反应时间约0.139秒，顶级赛车运动员最短反应时间可达0.104秒，但一般人反应时间没这么快，所以刹车反应时间不可忽略。大家来做例题，假设驾驶员反应时间为0.5秒，其他条件与例题一样，这样汽车会不会出现安全问题呢？很明显，反应时间内，汽车做匀速直线运动，所以反应距离$S_1 = V_0t = 15$米。再加上例一计算结果，刹车距离$S_2 = 60$米，总的停车距离等于反应距离与刹车距离之和，也就是75米，结果仍小于80米，所以不会出现安全问题。通过计算我们知道，反应距离会增大停车距离，影响汽车安全行驶。那影响反应距离的因素有哪些呢？根据公式$s = vt$可知，反应时间内汽车视为匀速直线运动，所以第一个影响因素就是汽车初速度。我们把例2变式，把汽车速度由108增大到180千米每小时，重新计算反应距离，得出反应距离由15米增大到25米，刹车距离也由60米增大到166.7米。所以总的停车距离由60米增大到191.7米，因为大于80米，就会出现安全问题。所以为了安全行驶，开车时车速不要太快。同样做出变速前后的$V - T$图，由图可看出速度增大后的$V - T$图线与t轴所围面积明显增大，也就是说速度增大会导致反应距离和刹车距离都增大。影响反应距离的第二个因素是反应时间，不同人反应时间一般不同，即使同一个人在不同精神状态下，反应时间也不一样。很明显，反应时间越长，反应距离越大。哪些情况会延长反应时间呢？当然是驾驶员精神状态不佳，比如疲劳驾驶、酒后驾驶、醉酒驾驶、开车接电话、开车聊天、开车玩手机等。同样做出变时前后的$V - T$图，由图可看出反应时间延长后的$V - T$图线与t轴所围面积明显增大，也就是说反应时间越大，反应距离越大。最常见引起反应时间延长的原因是饮酒或疲劳驾驶。饮酒后司机反应迟缓，反应时间大大延长，汽车滑行距离增大，增加交通安全隐患。所以，严禁酒后开车。《中华人民共和国道路交通安全法》规定，血液酒精含量大于等于20毫克每100毫升，小于80毫克每100毫升时，驾驶机动车属于饮酒驾车；血液酒精含量大于等于80毫克每100毫升时，驾驶机动车属于醉酒驾车，违者要承担相应法律责任。对于疲劳驾驶，道路交通安全法规定，连续驾驶机动车超过4小时不停车休息或停车不足20分钟，判定为疲劳驾驶，违者将受相应处罚。通过前面分析可知，刹车距离与初速度大小有关，反应距离也与初速度大小有关。速度增大会导致反应距离和刹车距离都增大，也就是说车速大小是造成汽车安全行驶问题的主要因素。大家讨论一下，既然车速越大越容易出现安全问题，是不是车速越小就越安全呢？