2025届高三物理一轮复习课件：机动车启动问题

机动车的启动问题 第五章 机械能守恒定律 第1讲 功和功率 发动机的功率，直接影响到机动车启动时的牵引力、加速度以及机动车的（最大）速度。 机动车功率、牵引力、速度三者的关系: P = Fv 发动机的牵引力 机动车的 瞬时速度 发动机的 实际功率 【情境与问题1】 小华国庆随家人一起出行时，父亲告诉他一个开车省油的小窍门：汽车启动和行驶过程中尽量不要猛踩油门突然加速。 你能用学过的物理知识解释这个小窍门到底有没有道理吗？ 猛踩油门加速 相当于 以恒（额）定功率启动 轻踩油门加速 相当于 以恒定加速度启动 V 问题1：汽车在水平路面行驶时水平方向受力情况如何？匀速运动时各力有何关系？ F f 匀速运动时：F=f 减小 减小 0 F＝f 时 最大 P＝f vm P/f P＝F v → ↑ F －f＝ma ↓ → 以恒（额）定功率启动——猛踩油门 01. f F f F vm a减小的变加速运动 匀速运动 a＝__，v达到____ 并保持 vm匀速运动 vm＝____ P =Pm不变 F_____ a____ v t A vm 加速度减小，速度增大 匀速直线运动 F＝f B C 【恒P启动过程的v-t图分析】 AB段：变加速运动，P=FV,F-f=ma BC段：匀速运动，F=f， 例1：质量为2×103 kg、发动机的额定功率为80 kW的汽车在平直公路上行驶。若该汽车所受阻力大小恒为4×103 N,求： （1）汽车的最大速度是多少？ （2）若汽车保持额定功率启动，则当其速度为5 m/s 时,加速度多大？ 解：（1）当汽车匀速行驶时速度最大，由P=FV ，F=f 有： （2）当v=5m/s时，牵引力 由牛顿第二定律得： 不变 增大 P＝Pm时 P＝F v ↑ → a恒定 F____ P____ _______运动结束 → → F－f＝ma v _________ 匀加速 以恒定加速度启动——轻踩油门 02. 继续增大 P＝F v → F=f,v=vm v0=0，F恒 f F F=f，vm=P/f f F vm v↑，P=Pm 匀加速运动 匀速运动 a减小的变加速直线运动 问题2：汽车的功率是否可以无限增大？匀加速运动阶段是否可以持续到速度最大，进入匀速运动阶段？ 转至恒P行驶 v t O vm t1 v1 【恒a启动过程的v-t图分析】 A B C P＝Pm F＝f OA段：匀加速运动，F-f=ma，P=FV AB段：变加速运动，F-f=ma，P=Pm BC段：匀速运动，F=f，P=Pm， 重要结论 1.无论以何种方式启动，机动车的最大速度: vm= 2.恒定加速度启动时，匀加速过程结束时功率到最大，但速度未达最大。 现在，你能解释“汽车启动和行驶过程中尽量不要猛踩油门突然加速”了吗？ 例2：一辆小汽车在水平路面上由静止启动,在前10 s内做匀加速直线运动,10s末达到额定功率，之后保持以额定功率运动，其v-t图像如图所示。已知汽车的质量为m=1×103 kg,汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍 ， g取10 m/s2,求： （1）汽车的额定功率； （2）汽车的最大速度vm； （3）汽车速度从20m/s增大到 最大速度vm走过的路程。 解：（1）由图像可得，加速度： 由F-f=ma得F=f+ma，前10s汽车的牵引力 汽车的额定功率Pm=Fv=3×103 ×20=6×104（W） 10 65 例2：一辆小汽车在水平路面上由静止启动,在前10 s内做匀加速直线运动,10s末达到额定功率，之后保持以额定功率运动，其v-t图像如图所示。已知汽车的质量为m=1×103 kg,汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍 ， g取10 m/s2,求： （2）汽车的最大速度vm； （3）汽车速度从20m/s增大到最大速度vm 走过的路程。 10 65 （2）当汽车匀速行驶时速度最大，由P=Fv，F=f得 汽车的最大速度: （3）依题意，由动能定理，对汽车速度从20m/s增大到最大过程有： 代入数据解得：S=1700m 【情境与问题2】观看视频，思考并回答：为什么司机在汽车上坡时要换挡？并猛踩油门？ 【情境与问题2】观看视频，思考并回答：为什么司机在汽车上坡时要换挡？并猛踩油门？ 问题3：分析汽车在斜坡上向上行驶时的受力情况，思考匀速行驶时各力的关系。 手动挡汽车上的变速杆 课后作业4：某次汽车性能测试中，若关闭油门，则汽车恰好能沿一山坡向下做匀速直线运动；若汽车以恒定的功率P沿该山坡向上由静止启动做加速直线运动，则汽车经时间t速度达到最大值vm。已知汽车的质量为m，假设汽车在上坡和下坡过程中所受路面的阻力大小恒定且相等，不计空气阻力，求： （1）路面对汽车的阻力大小？ （2）上坡过程中，汽车从静止启动到速度刚好增大至vm的过程中通过距离？ 课堂小结 1.机动车功率、牵引力、速度三者的关系 2.启动的两种方式： 3.学会用P=FV和v-t图像分析解决机动车启动的实际问题 （1）以恒定功率P启动 （2）以恒定加速度a启动 P＝Fv F－f ＝ma 公式 F＝f P＝Pm 匀速运动 P = Fv 牵引力 瞬时速度 实际功率 Lavf58.12.100 $$