在物理習題教學中滲透交通安全意識的探索

摘要：對交通安全教育長期以來傳統的死板說教和印發宣傳單效果有限，教育方式和教育素材都需要一些新的變化。筆者經過探索，認為高中物理中有很多習題可以經過拓展、挖掘成為交通安全教育的優秀素材，培養學生熱愛生命的情感，幫助提高學生的交通安全意識，培養學生遵守交通安全的良好習慣。

關鍵詞：發掘；交通安全；意識；挖掘

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148(2011)5(S)-0021-2

根據國際在線消息，中國關心下一代工作委員會稱，交通事故已成為中國中小學生的頭號“殺手”。全國每年約有2萬多中小學生因交通事故傷殘、死亡。可以看到我國中小學交通安全面臨嚴峻形勢，而長期以來在對學生進行安全教育時一般采取印發一些交通安全的傳單和空洞的說教，這種方式教育效果不太理想，需要對教育方式和素材方面進行一些必要的變化。高中物理很多內容都在研究物體的受力、運動，有很多資源可以經過挖掘后成為滲透交通安全意識的優秀素材，培養學生對生命的熱愛之情，實現物理教學的德育功能，實現情感態度價值觀的教學目標。下面就物理習題教學中滲透交通安全意識的探索列舉幾例。

1 汽車剎車問題的發掘

例1 駕駛員看到汽車前方的物體后，從決定停車，直到右腳剛剛踩在制動器踏板上為止所經過的時間，叫做反應時間。在反應時間內，汽車按照一定速度行駛的距離稱為反應距離。從踩緊踏板到車停下的這段距離稱為剎車距離司機從發現情況到汽車完全停下來，汽車所通過的距離叫停車距離。

設某司機的反應時間為t0，停車距離為s。如果汽車正常行駛時的速度為v0，剎車制動力為f，汽車質量為m。請就汽車司機發現前方情況到汽車完全停下這一實際情景，推導出停車距離s的表達式，并寫出兩條與表達式內容相關的短小警示標語。

解析 反應時間內汽車做勻速直線運動，反應距離為s1=v0t0。制動后汽車做勻減速直線運動，設加速度為a，汽車所受合外力F合=-f。由牛頓第二定律得：F合=-f=ma，a=-fm，由vt2-v02=2as得剎車距離為s2=mv022f。故停車距離為s=s1+s2=v0t0+mv022f。

停車距離為s的表達式推導出來以后，寫出短小標語，同時讓學生充分討論后說出自己所寫的標語和理由。以下是部分學生回答實錄。

（1）標語：請保持車距！理由：兩車距離太小會發生追尾，造成交通事故。

（2）標語：前方（雨天）路滑請謹慎駕駛！理由：路滑剎車制動力變小，由表達式可得制動力f越小停車距離越大，發生交通事故的幾率增加。制動力f與路面和車況有關。

（3）標語：請限速行駛！理由：速度v0越大，停車距離越大。速度越大發生交通事故概率越大，撞擊產生的平均作用力就越大，交通事故中給駕乘人員造成的傷害也就越大。

統計表明超速行駛或違章超車導致車禍的比例較高，且駕乘人員所受傷情一般比較嚴重。“超速危害無窮，已成為引發車禍的頭號元兇。”公安交通管理部門對此憂慮重重。據《江蘇法制報》報道，江蘇省2002年發生的死亡3人以上的特大交通事故中，超速行駛、違章超車等違章引發的交通事故次數和死亡人數分別占總數的64.9％和69.3％。“十次事故九次快”。這話雖然說得有些絕對，但必須承認，由于超速行駛延長了車輛的停車距離，降低了司機的視覺能力，破壞了車輛的操縱性和穩定性，一旦遇到緊急情況，很難控制車速和把穩方向，車禍便在瞬間發生了，而且碰撞后瞬間產生巨大的作用力造成駕乘人員的重傷甚至死亡。通過本題，還要學生理解規定不準超速行駛和違章超車的意義。

（4）標語：嚴禁超載！理由：車的質量越大，停車距離越大。

（5）標語：請勿與駕駛員交談！理由：與駕駛員交談會使駕駛員分心，反應時間變大。

（6）標語：嚴禁酒后駕車！理由：飲酒后由于酒精的麻醉，駕駛員反應時間變大。

通過本環節的討論，可以培養學生的交通安全意識。幾年以后當這些學生，有的將成為駕駛員，他們除了懂得嚴禁酒后駕車和醉酒駕車、不準超載、超速、要保持車距、雨雪天路滑要謹慎駕駛、駕駛過程中要集中注意力（不打手機、不聊天）等規定，而且還知道這些規定的物理原理，這將有助他們養成良好的駕駛習慣。

2 慣性現象的挖掘

例2 下列關于慣性的說法正確的是( )

A.駕駛員和前排乘客必須系好安全帶

B.質量越大慣性越大

C.速度越快汽車越難停下來，所以物體速度越大慣性越大

D.當重心越高時，駕駛員要小心駕駛才能保證汽車的穩定性，所以重心越高慣性越大

本題答案為AB。在分析、講解完試題答案過程中教師可以很順暢的引入關于學生交通安全的教育。A選項中，駕駛員和前排乘客必須系好安全帶。原因是：當汽車與前方物體發生猛烈碰撞時，由于慣性，人的身體會向前快速傾倒，安全帶會瞬間鎖死，把人的身體拉住，避免或者減輕人身體受到的撞擊。此外汽車上還有一個對駕駛員和乘客起到保護作用的裝置——安全氣囊。轎車中安裝了安全氣囊，當汽車與前方物體發生猛烈碰撞時，它會“蹦”出來，以免身體直接撞到車身上而受傷，培養學生系安全帶的良好乘車（或駕車）習慣。B選項中，質量越大慣性越大，運動物體越難停下來，所以規定車輛不允許超載。自行車和電動車不允許載人，故為了安全，中學生騎自行車上學，不要在自行車后座上載同學。C選項雖然是錯的，但是速度越快汽車越難停下來卻是事實。同樣一輛車，在相同情況下，速度越大停車所用時間越長，停車距離越大，也就越不安全，培養學生以后成為駕駛員不要超速行駛的安全意識。D選項中也是錯誤的，但是重心越高運動物體的穩定越差，越容易發生翻倒，可以借此教育學生不要站立在自行車的后座上。

3 離心現象挖掘

例3 汽車輪胎與地面間的動摩擦因數為0.40，若水平公路轉彎處半徑為25m，求汽車轉彎時為了使輪胎不打滑所允許的最大速度是多少？（g=10m/s2）

解析 汽車轉彎做勻速圓周運動，由輪胎與地面之間的摩擦力提供向心力，有F合=f=μmg≥mv2R，v≤μgR，把R=25m，μ=0.40代入解得v≤10m/s。

所以，汽車在安全情況下轉彎時，允許的最大速度是10m/s。

當汽車速度大于10m/s，轉彎時由輪胎與地面間的摩擦力不足以提供向心力，汽車將發生離心現象，將做離心運動而發生事故。本題可以幫助培養學生駕駛汽車轉彎時，減速慢行的意識和騎自行車轉彎時減速慢行的習慣。

4 動量定理的挖掘

據報道，1980年一架英國戰斗機在威爾士上空與一只禿鷹相碰撞，飛機墜毀。小小的飛鳥撞壞龐大、堅實的飛機，真難以想象。試通過估算，說明鳥類對飛機飛行的威脅。設飛鳥的質量m=1kg，飛機的飛行速度為v=800m/s，若兩者相撞，試估算鳥對飛機的撞擊力。

解析 選取飛鳥為研究對象，飛機飛行速度的方向作為正方向，鳥在與飛機相撞前的速度遠小于飛機的速度，可以忽略。相撞后鳥的速度為v=800m/s和飛機一起運動，撞擊過程中，鳥相對于飛機因碰撞變形而減小的距離為L=20cm（近似認為是鳥的尺寸），則撞擊時間為t=Lv。由動量定理得：Ft=mv，代入數據得：F≈3×105N，由牛頓第三定律，鳥對飛機的平均撞擊力的大小約為F′=F≈3×105N。

一只小小的飛鳥對飛機的撞擊力竟然可以達到3×105N大，相當于30T貨物的重力。這就難怪飛鳥對飛機飛行安全有如此大的威脅，使飛機墜毀。“飛鳥”事故多半發生在飛機起飛和降落階段，起降時飛機速度變化較快，鳥來不及躲閃，所以每個機場都要花費大量的人力物力，想方設法來驅鳥。通過本題的分析，要學生理解為何規定飛機場附近不準養鳥。

參考文獻：

［1］保宗悌．普通高中課程標準實驗教科書物理必修1．廣州：廣東教育出版社，2004，94

［2］閻金鐸，田世昆．中學物理教學概論．北京：高等教育出版社，2003，第2版

(欄目編輯黃懋恩)

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