专题：机车启动问题 课件 -2023-2024学年高一下学期物理人教版必修2

类型1：机车以恒定功率 P 启动 专题 ：机车启动问题 P＝F v 发动机的实际功率 发动机的牵引力 机车的瞬时速度 当F=F阻时， a＝0 ，v达到最大 保持 vm 匀速 v F＝ v P a＝ m F－F阻 ↑ → ↓ ↑ → → ↓ ↓ vm＝ F阻 P 加速度逐渐减小的变加速直线运动 匀速直线运动 vm 机车以恒定功率启动的v－ t 图 先做加速度逐渐减小的变加速直线运动，最终以速度 做匀速直线运动。 vm＝ F阻 P v t 0 专题 ：机车启动问题 在以恒定功率启动的过程中特点： ①汽车在启动过程中先做加速度不断变小的加速运动，同时牵引力变小，当牵引力等于阻力时，汽车开始以最大做匀速直线运动． ②汽车厂在启动过程中的功率始终等于汽车的额定功率． ③汽车的牵引力Ｆ和阻力Ｆ阻始终满牛顿第二定律Ｆ－Ｆ阻＝ｍａ． ④汽车的牵引力Ｆ和瞬时速度Ｖ始终满足 Ｐ＝Ｐ恒＝ＦＶ． ⑤在启动过程结束时，因为牵引力和阻力平衡，此时有Ｐ额＝ＦＶｍ＝Ｆ阻Ｖｍ． 专题 ：机车启动问题 类型2：机车以恒定加速度 a 启动 当F =F阻时， a＝0 ，v达到最大 保持 vm 匀速 F＝ v P额 a＝ m F－F阻 ↑ → ↓ v ↑ ↓ → → ↓ vm＝ F阻 P额 加速度逐渐减小的变加速直线运动 匀速直线运动 a＝ m F－F阻 → → → → F → v ↑ P＝F v ↑ ↑ → 当P= P额时，保持P额继续加速 匀加速直线运动 专题 ：机车启动问题 专题 ：机车启动问题 机车以恒定加速度启动的v－ t 图 先做匀加速直线运动，再做加速度逐渐减小的变加速直线运动，最终以速度 做匀速直线运动。 v t 0 vm＝ F阻 P额 vm 机车以恒定的加速度a启动过程特点： ①汽车启动过程经历了三个阶段：一是匀加速直线运动状态，二是变加速直线运动状态，最终做匀速直线运动． 　 ②汽车在匀加速直线运动阶段，汽车的瞬时 Ｖｔ＝Ｖ０＋ａｔ，汽车做匀加直线运动所能维持的时间ｔ１＝Ｖ１ｍ/ａ． ③汽车做匀加速直线运动阶段,汽车的瞬时功率Pt=FVt＜P额 ④汽车在匀加速直线运动阶段结束时,实际功率Pt=P额=FV1m. ⑤汽车在变加速直线运动阶段功率恒为额定功率,进入匀速直线运动时牵引力和阻力平衡,有 Pt=P额=F阻Vm. 专题 ：机车启动问题 (1)机车以恒定加速度启动时，匀加速结束时的速度，并未达到整个过程的最大速度vm。 (2)P＝Fv中因为P为机车牵引力的功率，所以对应的F是牵引力并非合力，这一点在计算时极易出错。 小结： 例1.质量ｍ＝1000t的火车在运行过程中保持其额定功率Pm=2500kw不变，若所受阻力恒为f＝1.0×105Ｎ,求： （1）火车的加速度为0.1m/s2时，速度多大? （2）火车的速度为12m/s时，加速度多大? （3）火车的最大速度多大? 训练1.某型号汽车发动机的额定功率为60kw，在水平路面上行驶时受到的阻力是1500N，求:(1)发动机在额定功率下汽车匀速行驶的速度。 (2)在同样的阻力下，如果匀速行驶的速度只有15m/s，发动机输出的实际功率是多少？ F f v 匀速行驶 解：(1)匀速行驶时，F=f，由P=Fv得： (2)汽车以v1=15m/s匀速行驶时，F=f,由P=Fv得： 训练2.机车以下列两种方式启动，且沿直线运动(设阻力不变)．方式①：机车以不变的额定功率启动；方式②：机车以不变的加速度启动．如图给出的四个图象中，能够正确反映机车的速度v随时间t变化的是( ) A．甲对应方式①，乙对应方式② B．乙对应方式①，丙对应方式② C．甲对应方式①，丙对应方式② D．丙对应方式①，丁对应方式② 例2.质量ｍ＝2t、额定功率Pm=80kw的汽车在平直公路上行驶的最大速度vm=20m/s.如果汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度大小为a=2m/s2，运动过程中阻力不变，求： （1）汽车受到的阻力f多大? （2）汽车维持匀加速运动的时间多长? （3）3s末、6s末汽车的瞬时功率各多大? 训练3.质量为5×103 Kg的汽车，在水平公路上由静止开始做匀加速直线运动，加速度为2m/s2，所受阻力是1.0×103N，求汽车在第1秒末的功率是多少？若匀加速运动能维持4s时间，则该汽车的额定功率多大？ 训练4.一汽车保持发动机功率不变，可以速率v1沿一坡面向上匀速行驶，也可以速率v2沿此坡面匀速下滑，问该车在摩擦阻力与上述两种情况相同的水平路面上匀速行驶的速率为多少？ 汽车向上匀速行驶时： 汽车向下匀速行驶时： 汽车载水平路面匀速行驶时： 4．机车启动问题中几个物理量的求法： (1)机车的最