8.1.2 功和功率（机车启动问题 ）课件-2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

学科教学（物理）温昕 时 间：2023年3月28日 必修2 第一章 功和机械能 第2节 功率 机车启动问题分析 1 一、知识储备 合 F-f=ma 发动机实际功率 发动机牵引力 机车瞬时速度 发动机牵引力 机车的阻力 机车的加速度 知识储备 恒定功率 恒定加速度 比较异同 习题 在开始学习机车启动问题之前，我们一起来回顾两个非常重要的公式 第一就是，P = Fv，其中P表示的是我们机车启动过程中发动机的实际功率 F表示发动机的牵引力 V表示机车的瞬时速度 第二个需要大家回忆的公式就是我们牛顿第二定律：物体所受合外力的大小等于物体加速度与质量的乘积 那在机车启动过程中，合外力就等于与牵引力与阻力的差值， 所以此时我们可以写成牵引力减阻力等于m和a的乘积 F表示发动机的牵引力，f表示机车收到的阻力，a是机车的瞬时加速度 2 一、知识储备 知识储备 恒定功率 恒定加速度 比较异同 习题 恒定功率启动 恒定加速度启动 好，那回顾了这两个公式后呢，我们一起进入机车启动问题 我们所说的 机车，并不一定是汽车，机车指的是由发动机作为动力的这一类交通工具，可以是轮船，火车等等 机车启动的两种理想的方式主要是：以恒定功率启动，和以恒定加速度启动，那这两种方式，就是我们今天要学习的主要内容，我们想去研究在启动过程中，机车速度，加速度，牵引力，功率的变化 3 二、以恒定功率启动 F f v F-f=ma 知识储备 恒定功率 恒定加速度 比较异同 习题 那么首先我们就进入以恒定功率启动的问题 当机车启动时，他的瞬时速度我们用V表示，此时会受到牵引力F和阻力F的作用，假设阻力恒定 启动机车时，速度增加，根据我们P=FV的公式，P不变，V增加，所以牵引力F就减小，根据牛顿第二定律，F减小后，A也将减小， 4 V↑ F↓=𝑃/(v↑) a↓=(F↓-f)/m V↑     二、以恒定功率启动 a↓的变加速 匀速 知识储备 恒定功率 恒定加速度 比较异同 习题 当牵引力减小到与阻力相等时，a就等于0，此时由于加速度为零，速度不再增加，所以此时速度就达到了他的最大值，根据P=FV，此时最大速度Vm就等于恒定功率除以牵引力F，又因为此时牵引力是等于阻力，所以最大速度又可以表示为恒定功率除以阻力，此后，机车将保持最大速度vm做匀速运动 这个过程可以分成两个阶段，第一阶段，当牵引力还没有减小到等于阻力时，做的是减速度减小的变加速直线运动，当牵引力减小到等于阻力后，机车做匀速直线运动 5 当 F=f 时 a=0 v达到最大值vm vm=𝑃/𝑓 此后汽车保持vm做匀速直线运动 当 F=f 时 a=0 v达到最大值vm   此后汽车保持vm做匀速直线运动 V↑ F↓=𝑃/(v↑) a↓=(F↓-f)/m V↑     二、以恒定功率启动的v-t图象 先做加速度逐渐减小的变加速直线运动， 最终以 vm= 做匀速直线运动。 v t vm = 变加速 匀速 知识储备 恒定功率 恒定加速度 比较异同 习题 语言上说起来还不够清晰哈，我们可以用V-T图像来表示这个过程 第一阶段，机车先做加速度逐渐减小的加速运动，我们知道在v-t图像中加速度用斜率来表示对不对，所以这一阶段的图像，应该是斜率逐渐减小的曲线 第二阶段，机车做匀速运动，所以应该是一条水平线，那么最大速度的值就为P除以F 好，这就是我怎么以恒定功率启动的问题分析，接下来我们进入第二的学习内容，以恒定加速度启动的机车又如何去分析他的速度时间加速度等信息呢？老师在恒定功率这一个分析内容里已经给大家打了一个样，那么接下来的分析，请大家先进行小组讨论，老师要进行提问哦 6 三、以恒定加速度启动 F f v F-f=ma 知识储备 恒定功率 恒定加速度 比较异同 习题 好我看大家都已经讨论的差不多了，那么接下来，我们就以提问的方式来进行恒定加速度启动的学习 首先还是这辆小车，受到牵引力和恒定的阻力 那么首先加速度恒定就意味着什么是恒定的？对是不是牵引力就是恒定的了啊 好那么现在速度增加，牵引力恒定，我们的功率就会增加， 那么功率能够无限的增加下去吗 对啦，在上节课中我们也提到了，人不能超负荷工作，机器也不能超负荷工作，它有自己的额定功率，这就是机器能够正常工作的功率上限，好所以我们知道了功率不能无限增加，增加到额定功率就只能以额定功率继续工作 那么“以某一固定的功率值运行”大家是不是觉得很耳熟，没错，这是不是就是我们刚刚一起分析的一恒定功率启动的问题，所以接下来的情况是不是就是和我们分析的第一种情况一样了 那究竟是不是呢，我们分析一下看看吧 7 V↑ F→ P↑=Fv↑ P=P额 机车以P额继续加速 三、以恒定加速度启动 1.匀加速 2.a↓变加速 3.匀速 知识储备 恒定功率 恒定加速度 比较异同 习