专题3 机车的两种启动问题-2021年高考物理机械能守恒微专题突破

《机械能守恒定律》 考点微专题3 机车的两种启动问题 一、知能掌握 1．以额定功率启动 (1)运动过程分析：假设汽车在平直的公路上行驶，所受阻力为定值f，汽车等交通工具以额定功率启动后， 当汽车刚启动时速度很小，牵引力F很大，汽车就向前加速，随速度v的增加，牵引力会减小，加速度减小；所以，汽车要以恒定功率行驶，必定做加速度逐渐减小的变加速运动．当F＝f时加速度a＝0，此时速度最大，且vmax＝；以后汽车就以vmax做匀速直线运动，其运动过程如下所示 ． (2)用图象可直观地描述这一运动过程，P-t图、v－t图象如图所示： (3)特点 ①只有当汽车的牵引力与所受的阻力大小相等时，才达到最大速度． ②在匀速运动之前，汽车是做加速度逐渐减小的变加速运动． 2．以恒定加速度启动 (1)运动过程分析：汽车等交通工具以恒定加速度启动，即a＝保持不变，则牵引力应为恒力，而由公式P＝Fv知，随速度v的增大，汽车的输出功率必将越来越大，但任何机械的输出功率的增大都是有限的，其极限为最大功率即额定功率，故机车的功率增加到额定功率以后能再以恒定的功率（额定功率）行驶，将保持不变；以后(同第一种启动方式)速度v继续增加，但牵引力F减小，直到减小到F＝f时，加速度a＝0，机车的速度达到最大值，此后以速度vmax保持匀速直线运动，运动过程如下所示． (2)用图象可直观地描述这一运动过程，P-t图、v－t图象如图所示： 其中v1=at0为匀加速运动能达到的最大速度， 是汽车所能达到的最大速度。 (3)特点：①当实际功率小于额定功率时做匀加速直线运动． ②当达到额定功率后做加速度减小的变加速运动，当加速度为零时达到最大速度． 3.两种启动方式分析技巧 （1）掌握三个公式,：机车启动问题常用的三个公式，从运动学、动力学、功能关系分析 ①速度公式：v＝at.②牛顿第二定律：F－F阻＝ma.③牵引力功率公式：P＝F·v. 建立a-F-v之间的关联，牛顿第二定律方程F-f=ma联系着力和加速度,P=Fv联系着力和速度.v＝at联系着速度和加速度 (2)抓住两个临界： ①无论哪种启动过程,机车的最大速度都等于其匀速运动时的速度,即vm=. ②机车以恒定加速度启动时,匀加速过程结束时功率达到最大,但速度不是最大,即v1=<vm=. (3)机车以恒定功率运行时,牵引力做的功W=Pt,由动能定理得Pt-