高中新课改研究性学习
2012届高二（14）班物理
《马路上的力学》
指导老师：何惠民
组 长：梁 超
组 员：程志远、杨 鹏、周天宝、杨志华、柳晓康、王慧玲、杨 荣、郭玲玲、李维娜
※立题背景
在我们生活中最常见而又最不引起注意的就是路，路带给我们许多的方便，也在马路上发生了太多的不幸，一场场亲眼目睹的车祸让我们触目惊心，一个个倒在血泊中的生命让我们的心情万分沉重，到底是什么让他们的命运就此转折？物理力学是这个的最佳的剖析平台，让我们一起进入物理学这个平台，探究马路的奥秘吧！
*我省正宁县幼儿园严重超载车祸现 → （这些带给我们的启示是：公路不限速限载，人生安全无法保证！）
※研究意义
只是源于生活，研究马路上的力学可以帮助我们在生活中注意身边的一点一滴，从马路上得到我们经常最容易忽视的一些道理，保护我们自身的安全，同时也可以帮助我们了解生活中的物理学，达到学以致用的效果！
※研究过程
☆实验Ⅰ ：高速公路车辆为什么限速？
实验原理：控制变量法
实验方法：控制小车的质量不变，使小车以不同的初速度（V1,V2）出发(V1＜V2)，在相同的阻力下，对比小车到静止时所需的时间（或到静止时所行驶的距离）。
实验数据：
试验次数
以V1出发滑动距离S1
以V2出发滑动距离S2
①
51.3cm
79.2cm
②
52.1cm
78.7cm
③
50.8cm
80.2cm
数据分析：当以V1出发滑动距离近似的均小于以V2出发滑动距离。
实验结论：高速公路对车辆限速，是为了防止车辆由于车速过大，而刹车的制动能力有限，发生追尾，造成人生安全事故！
☆实验Ⅱ ： 山路为什么蜿蜒盘旋而上，而不是直通山顶？
实验原理：控制变量法
实验方法：在斜率相同（斜率大于0）的一段斜坡轨道上，分别用弹簧拉力计拉着小车分别在直线轨道（拉力为F1）和S型轨道（拉力为F2）上匀速前行，小车的质量不变，对比小车对弹簧拉力计的拉力大小。
实验数据：
试验次数
直轨道上测力计拉力F1
弯曲轨道上测力计拉力F2
①
12.0N
8.7N
②
11.8N
8.5N
③
11.5N
9.1N
数据分析：小车在直轨道上测力计拉力F1均大于弯曲轨道上测力计拉力F2。
实验结论：
山路呈S形的设计比呈直线设计的原因：
（1）为汽车的驱动器省力，从而减少汽车耗油量；
（2）防止汽车的瞬时功率过大，而使汽车的发动机出现故障。
☆实验Ⅲ ：汽车经过拱桥或者凹形桥时汽车的速度应怎样变化才能更好的保护汽车不受损害？
研究原理：理论知识推理（牛顿第三定律）
推理过程：
（1）当汽车经过凸行桥最高点时，满足的关系式为mg - Fn = (mv^2）/R 。
（2）【同理】经过凹行桥最高点时，满足的关系式为Fn - mg = (mv^2）/R 。
研究结果：由牛顿第三定律可知，速度越小，汽车受到的力越小，因此，减速可以对汽车越能起到保护作用！
☆实验Ⅳ ：马路限重只为了保护路面不受损害吗？
实验原理：控制变量法
实验方法：控制小车的初速度相同，并采用光滑的平面，然后使小车的质量（m1< m2）变化，比较在小车自由释放时的行驶距离(S1和S2)。
实验数据：
试验次数
小车载重m1时所行驶的距离S1
小车载重m2时所行驶的距离S2
①
26.3cm
44.1cm
②
27.1cm
45.2cm
③
26.8cm
44.9cm
数据分析：当小车载重m1时所行驶的距离S1均小于小车载重m1时所行驶的距离S1。
实验结论：
由影响惯性的因素可知：质量是影响惯性的唯一因素，在汽车制动能力一定的条件下，质量越大，惯性越大，也就是在制动时，所需的时间越长。
所以拒绝超载，应控制汽车载重小于限载重量！
※结题与应用
（1）：安全出行，遵守交通规则，看清红绿灯，靠右行。
（2）：不允许骑车带人，不和同学朋友边走边聊天，或边走边听歌、玩手机。
（3）：不赛车，不骑飞车，不聚众玩闹，或骑车“一”字满路排开。
（4）：注意力集中，做到眼看六路，耳听八方！
※宣传标语
健康第一 以人为本
安全出行 从我做起
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