(1)ABS刹车辅助系统是一种先进的汽车制动装置,可保证车轮在制动时不被抱死,使车轮仍有一定的滚动,安装了这种防抱死装置的汽车,在紧急刹车时可获得比车轮抱死更大的制动力,从而使刹车距离大大减小,假设汽车安装防抱死装置后刹车制动力恒为F,驾驶员的反应时间为t,汽车的质量为m,汽车刹车前匀速行驶的速度为v,试推出驾驶员发现情况后,紧急刹车时的安全距离s的表达式.
(2)如图a是研究小球从斜面顶端做平抛运动的实验装置,每次将小球从弧型轨道同一位置静止释放,测出小球落到斜面上时小球做平抛运动的水平射程.逐渐改变斜面与水平地面之间的夹角θ,获得不同的水平射程x,最后作出了如图b所示的x-tanθ图象,忽略一切阻力造成的影响,求水平射程x与tanθ的关系式(用v0、g、θ表示)及初速度v0的大小.(g取10m/s2 )
(1)设司机在反应时间内汽车行驶的距离s1,刹车后汽车的加速度为a,匀减速行驶的距离s2,由运动学公式有
s1=vt ①
v2=2a s2 ②
由牛顿第二定律有:F=m a ③
由①②③有紧急刹车时的安全距离s=vt+
④mv2 2F
(2)设小球水平抛出时的速度为v0,由平抛运动规律和几何关系有
小球的水平射程x=v0t ①
小球的竖直位移y=
gt2 ②1 2
由几何关系有y=xtanθ ③
由①②③有x=
④2v02tanθ g
从图b可知,当tanθ=0.5 时,水平射程x=0.1,代入④解得
v0=1m/s ⑤
答:(1)紧急刹车时的安全距离s的表达式s=vt+
.mv2 2F
(2)水平射程x与tanθ的关系式x=
,初速度v0的大小为1m/s.2v02tanθ g