例析交通中的物理问题

摘 要：在我国现代化发展进程中，科技的发达促进了交通工具的进步，家用轿车普及越来越普及，由此带来的是日渐便捷的交通出行体验。物理知识在交通中的有效应用，体现在交通工具、交通事故的处理等方面，本文将以现阶段交通出行中存在的物理问题为例，对高中物理知识进行深入浅出的分析。

关键词：交通工具;交通事故;物理知识;事例分析

现阶段的交通出行中蕴含着大量物理知识，如车祸中速度的测量;汽车的机械动能;车内安全带的使用原理等，都體现了物理知识与交通行为的相关性。在高中物理教学阶段，展开此类知识的相关教学活动时，有效结合生活实例，对物理应用背景进行挖掘，可以促进学生对物理知识的了解和掌握。

一、 交通行为中的摩擦力问题

在高中物理知识中，需要接触到摩擦力的相关问题，两个相互接触的物体之间的一种阻碍相对运动的力便叫作摩擦力。摩擦力运动的方向与物体相对运动趋势方向相反，我们可以结合交通行为中交通工具的转弯或刹车现象，对该物理问题进行分析。例如，在宽阔平坦的道路上，一辆汽车以一定的速度匀速行驶，面对前方出现的障碍物，汽车可以选择刹车或者转弯的应对方法，用哪种方法应对比较好？

从这个例题中我们可以看出，对方法的选择其实是在比较哪种方法可以减小汽车与障碍物接触的概率。因此，我们可以假设汽车匀速运动的速度为v，质量为m;它与地面的动摩擦因数为μ。

（1）当汽车直线运动时刹车过程是匀减速运动，直到汽车停止运动;由高中物理的动能定理可得：-μmgs=0-1/2mv2，∴s=v2/2μg;

（2）当汽车的转弯过程看作是匀速圆周运动，由摩擦力提供向心力：μmg=mv2/R，∴R=v2/μg。

由此可以看出，汽车刹车滑行的距离s比转弯半径R要短，说明汽车刹车撞上障碍物的概率较小，因此刹车的方法比转弯要好。

二、 交通工具中的力与运动问题

在高中物理学习的第一阶段，会接触到力与运动的概念，学生在这一章节的学习中，需要对牛顿定律进行熟练掌握。在结合交通实例对该物理知识进行分析时，可以运用交通工具对该知识点进行分析，以行驶中的汽车为例：

如果将汽车作为参照物，车内乘客呈静止状态，以地面为参照物，则车内乘客呈运动状态;司机在开车时使用方向盘控制车的行驶轨迹，说明力可以改变物体的运动状态;当汽车在行驶过程中加速、减速、拐弯时，车内乘客都会朝反方向倾倒，说明汽车内的乘客具有惯性;安全带的应用，则可以有效减缓乘客在汽车紧急刹车或撞上其他物体时出现的巨大惯性，起到保护作用;汽车在超速行驶时，由于反应距离和制动距离较长，出现交通事故的概率会增加;将汽车的车型设计为流线型，是为了减小汽车在行驶过程中风和空气等对汽车造成的阻力;当某辆汽车在宽阔平坦的道路上匀速行驶时，它所受到的牵引力和阻力、重力和支持力，均呈平衡状态。

三、 交通事故中的速度问题

（一） 事故概况

当汽车遭遇交通事故时，在正常情况下驾驶者都会采用制动措施，因车辆在紧急刹车时车轮与地面之间的摩擦力增加，路面上会清晰地留下汽车刹车时的痕迹。当将这一场景用作物理知识实例讲解时，需要先对该过程中蕴含的物理知识进行分析，譬如汽车驾驶者在发现危险情况时到身体做出反应的过程叫作反应时间，而汽车在驾驶者反应时间内行驶的距离称为反应距离。制动距离是指汽车驾驶者从操作汽车开始刹车到汽车完全停止时中间的滑行距离，而制动距离与反应距离的总和则被称作汽车刹车的总距离长度。当对事故进行现场调查时，这些数据的测量可以有效帮助交警判断车辆是否存在超速问题。

（二） 事故分析

例如，雾天在某一直线路段，发生了汽车与农用三轮车相撞的事故，当交警对现场进行调查勘测发现，汽车的刹车痕迹为32m，农用车的刹车痕迹为6m，按照交通部门的有关规定，车辆在雾天行驶速度最高不得超过40km/h。我们可以通过下表所示实验数据，对事故发生的主要原因进行分析，并对事故发生时两辆车的车速进行计算。

结合实验给出的数据，可以对事故发生的原因给出分析结论：如果汽车的刹车痕迹是32m，而农用车的刹车痕迹为6m，根据实验给出的数据：计算出汽车的车速是60～80km/h，然而农用三轮车的行驶速度是低于40km/h的，由此可以判断汽车的行驶速度超出了雾天行驶速度的最高值，因此，此次交通事故由汽车负主要责任。

（三） 事故结论

在对类似的交通事故运用上述方法推算其行驶速度时，需要相关部门对交通事故现场的刹车痕迹和其余可以体现时间的数据进行认真记录和勘测，其中，着重掌握距离与制动距离之间的联系，从而判断出事故车辆在事故发生前的行驶速度，并将其作为事故处理依据之一。

在对交通出行方面的物理知识或原理进行了解时，需要重点掌握运动学、速度的加减、动能定理等知识。物理知识在交通行为中的体现，是高中物理题目常用的形式，因此，需要我们建立起该范围内的物理知识体系，以应对生活、学习中出现的物理问题。

参考文献：

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[2]杨吉华.案例教学在高中物理教学中实践的反思[J].中学生数理化（教与学），2015（4）：95.

[3]丁淼.物理知识在校园交通安全预防中的应用[J].中学物理教学参考，2017（7X）：66-67.

作者简介：

王芦苇，福建省南平市，福建省南平第一中学。