8.1.3机车启动的两种方式 课件 -2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

该高中物理课件聚焦“机车启动”核心内容，系统梳理P、F、v制约关系及恒定功率、恒定加速度两种启动方式。通过矛盾推导案例和电动车上坡等实际问题导入，衔接功与功率知识，搭建从理论到应用的学习支架。 其亮点在于以问题链驱动探究，结合公式推导与v-t、P-t等图像分析，强化科学思维中的模型建构与科学推理。如恒定功率启动中变加速过程的动态分析，配合例题计算，帮助学生深化运动与相互作用观念，教师可依托结构化资源提升教学效率。

第八章 机械能守恒定律 8.1功与功率 8.1.3 机车启动 人教版（2019）必修 第二册 PART 1 P、F、v的制约关系 P、F、v的制约关系 P＝Fvcosα 有一个力 F，它在不断增大。某人以此为条件，应用 P＝ Fv进行了如下推导： 1.根据P＝ Fv，F 增大则 P 增大； 2.根据v＝ ，P 增大则 v 增大； 3.根据 F＝ ， v增大则 F 减小。 这个人推导的结果与已知条件相矛盾。他错在哪里? 电动车上坡时和在平路上以相同时速行驶，为什么上坡时油门要拧到底而平路上油门可以拧到较小处？为什么电动车上坡时的最大速度比平路上的最大速度要小？ 因为上坡阻力要大！发动机负荷大 P、F、v的制约关系 机动车功率=发动机额定功率=牵引力功率 为什么汽车上坡时速度要比在平地上行驶的速度小得多呢？ 当机械发动机的功率一定时，牵引力与速度成反比，所以可以通过减小速度来增大牵引力。（换低档位） 　大型汽车上坡时，司机一般都将变速挡换到低速挡位上；而小型汽车上坡时，司机一般加大油门，这样做主要是为了 A.两种操作方式都是为了节省燃料 B.两种操作方式都是使汽车获得较大的功率 C.前者使汽车获得较大的牵引力，后者使汽车获得较大的功率 D.前者使汽车获得较大的功率，后者使汽车获得较大的牵引力 例1 √ P、F、v的制约关系 PART 2 机车启动 1. 以恒定功率P额启动；（定功率启动） 机车的启动方式一般有两种： 2.在恒定的牵引力F作用下匀加速启动。（定加速度启动） 机车启动 一般认为机车在运动过程中的阻力恒定，如水平面上摩擦力和空气阻力等恒定，斜面上摩擦力、重力沿斜面向下的分离等恒定。 发动机始终在额定功率下工作。 (1)汽车速度怎么变化？汽车将做什么运动? (2)分析物体的运动及受力情况，我们需要研究那些量？这些量将如何变化？ (3)用公式P=Fv研究汽车启动问题时，力F是什么力?它将怎么变化？ (4)从牛顿第二定律的角度分析，汽车的加速度将如何变化？汽车做什么运动？ (5)如果公路足够长，汽车最后的运动状态是什么运动？ (6)请你画出这个过程的P-t、v-t、F-t、a-t图像。 1.恒定功率启动 速度增加，汽车做加速运动 V F a P 牵引力 F=F减小 机车启动 F-f=ma ↓ ↓ 加速度减小的加速运动 速度不会一直增加，最后将做匀速直线运动 1.恒定功率启动 机车启动 当a＝0 时，即F= F阻时，速度达到最大 保持 vm匀速 v F ＝ v Pm a＝ m F－ F阻 ↑ ↓ ↑ ↓ ↓ f F f F vm v0=0 vm v t 0 a 减小的变加速运动 匀速运动 机车启动 1.恒定功率启动 若汽车恒定加速度由静止开始做匀加速运动，则这一过程能维持多长时间? 求汽车所能达到的最大速度。 (1)汽车速度怎样变化？汽车将做什么运动? (2)汽车开始启动，随着速度增大，汽车的哪些物理量将发生变化？如何变化？ (3)发动机的功率会一直增大吗？速度会继续增大吗？ (4)此后，汽车的受力情况如何，加速度和速度将如何变化，做什么运动？ (5)如果公路足够长，汽车最后的速度是多大？ (6)请你画出这个过程的P-t、v-t、P-t、F-t、a-t图像 2.恒定加速度启动 机车启动 速度增加，汽车做匀加速运动 v P P=Fv ↑ ↑ 不会，达到额定功率 v增加，F减小 F-F阻=ma 加速度减小 加速度减小的加速直线运动 P=Fv 2.恒定加速度启动 机车启动 当a＝0 时，即F= f 时， v达到最大。 F＝ v Pm a＝ m F－ F阻 ↑ ↓ v ↑ ↓ ↓ vm＝ f Pm 加速度逐渐减小的变加速运动 匀速运动 a＝ m F－F阻 F 不变 v ↑ P ＝F v ↑ ↑ 当P= Pm时， 保持Pm继续加速 匀加速运动 保持vm匀速 2.恒定加速度启动 机车启动 v0=0，F恒定 f F F=f，vm=Pm / f f F vm v↑，P=Pm 匀加速运动 匀速运动 a减小的变加速运动 v t 0 vm 2.恒定加速度启动 机车启动 机车做匀加速运动只能维持一段时间，当功率增大到额定功率时，匀加速运动结束。匀加速经历的时间为： = Pm ( ma+f ) a 注意： 2. 匀加速结束的条件是：P实=Pm 3. 当匀加速结束时速度为v1，Pm= Fv1 (其中F= ma + f ) t1 v1 v t 0 vm 1. 达到最大速度的本质条件: a=0 t1 = v1 a 4. 当变加速结束时速度为vm，Pm= f vm 2.恒定加速度启动 机车启动 机车启动问题中几个物理量的求法 分析机车启动问题，要抓住两个核心公式： 牛顿第二定律方程F-F阻=ma，联系着力和加速度；P=Fv，联系着力和速度。结合v-t图像进行分析。 (1)机车的最大速度vm的求法 机车最终匀速前进时速度最大，此时a=0，牵引力F大小等于阻力大小F阻，故vm==。 (2)匀加速启动持续时间的求法 牵引力F=ma+F阻，匀加速阶段的末速度vm'=，时间t=。 (3)瞬时加速度的求法 根据F=求出牵引力，则加速度a=。 　一列火车总质量m=500 t，列车发动机的额定功率P=1.2×106 W，在水平轨道上行驶时，轨道对列车的阻力Ff是车重力的0.01倍，g=10 m/s2，求： (1)列车在水平轨道上行驶的最大速度； 例1 答案　24 m/s (2)在水平轨道上，发动机以额定功率P工作，当行驶速度为v1=10 m/s时，列车的瞬时加速度大小a1； 答案　0.14 m/s2 (3)在水平轨道上以36 km/h的速度匀速行驶时，发动机的实际功率P'； 答案　5×105 W (4)若火车从静止开始，额定功率保持不变启动时，当加速度a=0.5 m/s2时，列车的速度为多大。 答案　4 m/s 　某公司对研制的某型号汽车进行测试，汽车总质量m=2×103 kg，发动机的额定功率P0=120 kW。测试过程中汽车在平直路段行驶的最大速度可达vm=40 m/s，现在汽车在平直测试路段由静止开始以a=2.5 m/s2的加速度做匀加速直线运动，若汽车运动过程中所受的阻力Ff恒定。求： (1)汽车所受阻力Ff的大小； 例2 答案　3 000 N (2)汽车做匀加速运动持续的时间t1； 答案　6 s (3)汽车开始运动后，第4 s末的瞬时功率P。 答案　8×104 W $