高中物理第七章机械能守恒定律微型专题5功率的计算机车的两种启动方式讲义新人教版必修

微型专题5功率的计算机车的两种启动方式第七章

机械能守恒定律[学习目标]1.进一步掌握瞬时功率和平均功率的计算方法.2.能利用功率公式P＝Fv和牛顿第二定律分析机车启动时加速度的变化和速度的变化.3.会计算机车运行的最大速度和匀加速运动的时间.内容索引重点探究启迪思维探究重点达标检测检测评价达标过关重点探究例1

(多选)质量为m的物体静止在光滑水平面上，从t＝0时刻开始受到水平力的作用.水平力F与时间t的关系如图1所示，力的方向保持不变，则

一、功率的计算图1√解析答案√1.P＝Fv三个量的制约关系：二、机车的两种启动方式定值各量间的关系应用P一定F与v成反比汽车上坡时，要增大牵引力，应换低速挡减小速度v一定F与P成正比汽车上坡时，要使速度不变，应加大油门，增大输出功率，获得较大牵引力F一定v与P成正比汽车在平直高速路上，加大油门增大输出功率，可以提高速度2.两种启动方式的过程分析

以恒定功率启动以恒定牵引力启动P－t图和v－t图

OA段过程分析运动性质加速度减小的加速直线运动匀加速直线运动，维持时间t0＝AB段过程分析运动性质以vm做匀速直线运动加速度减小的加速运动BC段

F＝F阻⇒a＝0⇒F阻＝

，以vm做匀速直线运动3.机车启动问题中几个物理量的求法例2在水平路面上运动的汽车的额定功率为100kW，质量为10t，设阻力恒定，且为车重的0.1倍(g取10m/s2)，求：(1)若汽车以不变的额定功率从静止启动，汽车的加速度如何变化？答案见解析

答案解析解析汽车以不变的额定功率从静止启动，v变大，由P＝Fv知，牵引力F减小，根据牛顿第二定律F－Ff＝ma知，汽车的加速度逐渐减小.(2)当汽车的加速度为2m/s2时，速度为多大？解析由F－Ff＝ma1 ①P＝Fv1 ②答案解析(3)汽车在运动过程中所能达到的最大速度的大小.解析当汽车速度达到最大时，a2＝0，F2＝Ff，P＝P额，答案解析答案10m/s例3汽车发动机的额定功率为60kW，汽车的质量为5t，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.1倍，g取10m/s2.(1)汽车保持额定功率不变从静止启动后：①汽车所能达到的最大速度是多大？答案解析答案12m/s解析汽车运动中所受的阻力Ff＝0.1mg＝0.1×5×103×10N＝5×103N汽车保持额定功率启动时，做加速度逐渐减小的加速运动，当加速度减小到零时，速度达到最大.此时汽车的牵引力F1＝Ff＝5×103N②当汽车的速度为6m/s时加速度为多大？答案解析答案1m/s2解析当汽车的速度为6m/s时牵引力由牛顿第二定律得F2－Ff＝ma′(2)若汽车从静止开始，保持以0.5m/s2的加速度做匀加速直线运动，这一过程能维持多长时间？答案解析答案16s解析当汽车以恒定加速度0.5m/s2匀加速运动时，设汽车的牵引力为F3，由牛顿第二定律得F3－Ff＝ma′即F3＝Ff＋ma′＝5×103N＋5×103×0.5N＝7.5×103N汽车匀加速运动时，其功率逐渐增大，当功率增大到等于额定功率时，匀加速运动结束，此时汽车的速度分析机车启动问题，要注意几个关系(以水平路面行驶为例)：(1)抓住两个核心方程：牛顿第二定律方程F－Ff＝ma联系着力和加速度，P＝Fv联系着力和速度.一般解题流程为：已知加速度a(2)注意两个约束条件：若功率P一定，则牵引力F随速度v的变化而变化，若加速度a(即牵引力F)一定，则功率P随速度v的变化而变化.方法总结针对训练一辆汽车在水平路面上由静止启动，在前5s内做匀加速直线运动，5s末达到额定功率，之后保持额定功率运动，其v－t图象如图2所示.已知汽车的质量为m＝2×103kg，汽车受到地面的阻力为车重的

倍，g取10m/s2，则

A.汽车在前5s内的阻力为200NB.汽车在前5s内的牵引力为6×103NC.汽车的额定功率为40kWD.汽车的最大速度为20m/s解析答案图2√达标检测1.(以恒定功率启动)质量为2t的汽车，发动机的额定功率为30kW，在水平公路上能以54km/h的最大速度行驶，如果汽车保持额定功率不变从静止启动后，汽车速度为36km/h时，汽车的加速度为

A.0.5m/s2

B.1m/s2C.1.5m/s2

D.2m/s2√1234答案解析解析当牵引力和阻力相等时，汽车的速度最大，最大速度为vm＝54km/h＝15m/s，由P＝Fvm＝Ffvm可得，1234速度为v＝36km/h＝10m/s时汽车的牵引力为：由牛顿第二定律可得F－Ff＝ma，故选A.2.(功率的计算)(多选)质量为m的物体放在水平面上，它与水平面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g.用水平力拉物体，运动一段时间后撤去此力，最终物体停止运动.物体运动的v－t图象如图3所示.下列说法正确的是

√答案解析1234图3√123412343.(汽车启动中的图象问题)(多选)汽车在平直的公路上以恒定的功率启动，设阻力恒定，则图4中关于汽车运动过程中加速度、速度随时间变化的关系，以下判断正确的是

A.汽车的加速度－时间图象可用图乙描述B.汽车的速度－时间图象可用图甲描述C.汽车的加速度－时间图象可用图丁描述D.汽车的速度－时间图象可用图丙描述答案1234图4解析√√12344.(汽车启动中的图象问题)(多选)汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶，发动机功率为P，牵引力为F0