汽车两种启动方式分析
复习：汽车启动问题
高考物理专题——汽车启动问题知识回顾：汽车由静止开始启动的实际过程较为复杂，在高中阶段我们可以把它简化成以下两种方式：一种是以恒定功率起动；另一种是以匀加速起动。
恒功率启动：当汽车以恒定功率P e 起动时，由Fv P e =知，v 增大，F 减小；由m f F a -=知a 减小，汽车做变加速直线运动。
当a =0，即F=f 时，汽车达到最大速度f P v e m =，此后汽车做匀速直线运动。
恒牵引力启动： 当汽车匀加速起动时，加速度mf F a -=恒定，但v 逐渐增大，由P=FV 可知P 增大，汽车做匀加速直线。
当P=P e 时，匀加速运动结束，由Fv P e =知V 增大，F 减小；由mf F a -=知a 减小，汽车做加速度逐渐减小的直线运动。
当a =0，即F=f 时，汽车达到最大速度fP v e m =，此后汽车做匀速直线运动。
【例1】 汽车发动机的额定功率为60kW ，汽车质量为5t ，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.1倍，求：（1）汽车以额定功率从静止起动后能达到的最大速度是多少？（2）汽车从静止开始，保持以0.5m/s 2的加速度做匀加速运动这一过程能维持多长时间? 解析：（1）汽车以额定功率起动,先做加速度减小\速度增加的变加速运动，当a=0时做匀速直线运动，此时速度最大V m ，则有kmg f F == m e Fv P =所以 s m kmgP v e m /12== （2）汽车以恒定加速度起动，加速度m kmg F a -=，功率随速度增大而增大，V 在达最大值之前，经历了2个过程：先是匀加速，然后是变加速运动。
当功率达到额定功率时，P e =FV 1，设保持匀加速运动的时间为t ，匀加速能达到最大的速度为V 1。
根据牛顿第二定律和运动规律得ma kmg F =- at v =1 1Fv P P e ==代入数据解得s t 16=对于汽车起动问题，首先要搞清楚是以什么方式起动，然后分析运动过程中各物理量的变化情况，最后根据试题的具体情况进行求解。
2021高考复习 机械能守恒定律考点微专题3 机车的两种启动问题
《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v 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v PF =会减小，加速度mf F a -=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v max ＝Pf；以后汽车就以v max 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 ＝F －fm 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'max f Pv =，此后以速度v max 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v 1=at 0为匀加速运动能达到的最大速度， 'max f Pv =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v m =PF 阻.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v 1=P F <v m =PF 阻.(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-F 阻x=ΔE k ,用该式可求解机车以恒定功率启动过程的位移或速度问题.说明：F 为牵引力，F 阻为机车所受恒定阻力．4.机车启动过程中几个物理量的求法(1)机车的最大速度vmax 的求法:机车达到最大速度时,a=0,即牵引力F 等于阻力f ，故v m =PF 阻.F(2)匀加速启动最长时间的求法:牵引力F=ma+f,匀加速阶段的最大速度V'fma +='额P v ,时间av t '=(3)瞬时加速度的求法:据F=P/v,求出对应瞬时速度v 的牵引力，则加速度a=(F-f)/m 5．解决机车启动问题时的四点注意(1)首先弄清是匀加速启动还是恒定功率启动，分别掌握两种启动的特点．①若是匀加速启动过程，机车功率是不断改变的，但该过程中的最大功率是额定功率，匀加速直线运动阶段的最大速度小于机车所能达到的最大速度，达到额定功率后做加速度减小的加速运动．②若是以额定功率启动的过程，机车做加速度减小的加速运动，匀变速直线运动的规律不能用，速度最大值等于P F f，牵引力是变力，牵引力做的功可用W ＝Pt ，但不能用W ＝Fl cos θ计算．(2)分析机车启动问题时，要明确是功率不变还是加速度不变，注意找出在启动过程中不变的物理量与变化的物理量之间的关系.(3)对汽车、火车等机动车辆的启动问题，应明确P=Fv中，P为发动机的实际功率，机车正常行驶中实际功率小于或等于其额定功率;F为发动机(机车)的牵引力，并非是机车所受的合外力;v为瞬时速度.(4)无论哪种启动方式，最后达到最大速度时，均满足P＝F f v m，P为机车的额定功率．F f为机车所受的总阻力.6. 机车运动中的功率及图象问题（1）分析功率的大小可用：①；②P=W/t（2）结合图象解决机动车运动过程中的功和功率问题，首先要明确不同力的功和功率。
汽车启动的两种方式
然而，机械点火启动也有一些缺 点，例如容易受到环境影响，如 潮湿、震动等，导致点火不准确
或失效。
电子点火启动
随着电子技术的发展，电子点火启动逐 渐取代了机械点火启动。电子点火启动 使用电子控制单元来控制点火线圈，通 过传感器检测发动机的转速和负荷，控
制点火时间。
电子点火启动的优点是点火准确，能够 根据发动机的工况自动调整点火时间，
脚踏启动
总结词
通过踩下踏板进行启动，无需手动操 作。
详细描述
驾驶员将脚踩在刹车踏板上，然后踩 下油门踏板进行启动。这种方式需要 车辆具备自动启停功能，并且需要车 主将脚踏板设置为启动开关。
手势启动
总结词
通过手势进行启动，无需接触车辆。
详细描述
驾驶员在车辆前方的感应区域内做出特定手势，如挥手或做出"V"字手势，车辆 即可启动。这种方式需要车辆配备手势识别系统，并且需要车主事先设置好手势 密码。
03
两种启动方式的比较
安全性比较
传统钥匙启动方式
需要插入钥匙并转动，操作简单 但存在被盗风险。
无钥匙启动方式
通过智能钥匙或按键启动，无需 插入钥匙，安全性更高。
便捷性比较
传统钥匙启动方式
需要将钥匙插入并转动，操作相对繁 琐。
无钥匙启动方式
只需携带智能钥匙或按键启动，操作 简便。
成本比较
传统钥匙启动方式
太阳能启动
优势
环保、可再生能源利用；在阳光充足的地方，可以利用自然 光为汽车充电。
挑战
受地理位置和天气影响较大，阴雨天或阴影下太阳能板无法 正常工作。
氢燃料电池启动
优势
环保、零排放；能量密度高，续航里程长。
挑战
高中物理 专题-汽车启动的两种方式
P额 f
例1：如图所示是一学生骑车的情形。假如他骑车时的最大 功率是1200W，车和学生的总质量为75kg，运动过程中受 到的阻力恒为60N，则此学生骑车的最大速度是多少？ (g 取10m/s2)
解：当人骑车向前的牵引力等于阻力时速
度最大，则
P Fvm fvm
f
vm
P f
1200 60
vm
P额 F牵
P额 f
vm o
v
匀速
变加速
匀加速
t
汽车加速运动的情况有两种：
1、以额定功率P额启动 2、以恒定牵引力F牵启动 （以恒定加速度a启动）
v
vm
匀速
o 变加速
t
v vm
匀速 变加速
o 匀加速
t
共同点：当a=0 ，F牵=f，汽车做匀速直线
运动时,v 到达最大值,P实=P额。
vm
P额 F牵
P Fv
实际功率
瞬时速度
在汽车等交通工具一类问题中，式中 P 为发动机的实际功率，F 为发动机的牵 引力，v为汽车的瞬时速度。
专题 汽车启动的两种方式
1、以恒定功率P额启动
v
f
F牵
由牛顿第二定律知：F牵 f ma 牵引力由发动机产生： P额 F牵v
阻力f恒定不变
v
f
F牵
功率P 一定
v vm
匀速 变加速
o 匀加速
t
解析(1)设起重机允许输出的最大功率为P0,重物达到最大速度时, 拉力F0等于重力。 P0=F0vmax①,F0=mg②,代入数据,有P0=5.1×104 W。③ (2)起重机达到允许输出的最大功率时,匀加速运动结束,设此时重
复习汽车启动问题
高考物理专题——汽车启动问题知识回顾：汽车由静止开始启动的实际过程较为复杂，在高中阶段我们可以把它简化成以下两种方式：一种是以恒定功率起动；另一种是以匀加速起动。
恒功率启动：当汽车以恒定功率P e 起动时，由Fv P e =知，v 增大，F 减小；由mfF a -=知a 减小，汽车做变加速直线运动。
当a =0，即F=f 时，汽车达到最大速度fP v em =，此后汽车做匀速直线运动。
恒牵引力启动：当汽车匀加速起动时，加速度mfF a -=恒定，但v 逐渐增大，由P=FV 可知P 增大，汽车做匀加速直线。
当P=P e 时，匀加速运动结束，由Fv P e =知V 增大，F 减小；由mfF a -=知a 减小，汽车做加速度逐渐减小的直线运动。
当a =0，即F=f 时，汽车达到最大速度fP v em =，此后汽车做匀速直线运动。
【例1】 汽车发动机的额定功率为60kW ，汽车质量为5t ，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.1倍，求：（1）汽车以额定功率从静止起动后能达到的最大速度是多少？（2）汽车从静止开始，保持以0.5m/s 2的加速度做匀加速运动这一过程能维持多长时间?解析：（1）汽车以额定功率起动,先做加速度减小\速度增加的变加速运动，当a=0时做匀速直线运动，此时速度最大V m ，则有kmg f F == m e Fv P =所以 s m kmgP v em /12==（2）汽车以恒定加速度起动，加速度mkmgF a -=，功率随速度增大而增大，V 在达最大值之前，经历了2个过程：先是匀加速，然后是变加速运动。
当功率达到额定功率时，P e =FV 1，设保持匀加速运动的时间为t ，匀加速能达到最大的速度为V 1。
根据牛顿第二定律和运动规律得 ma kmg F =- at v =11Fv P P e ==代入数据解得s t 16=对于汽车起动问题，首先要搞清楚是以什么方式起动，然后分析运动过程中各物理量的变化情况，最后根据试题的具体情况进行求解。
两种机车启动方式的力学分析
Ｉ Ｈ： Ｈ 墨’ ： 兰Ｈ
。
受力分析如 图 ６ 所示 （） １ 汽车 以额定 功 率 启 动 ， 当 ｎ ， Ｆ—ｆ时 ， 一０ 即 汽车 速度 达 到最 大值 。 由 Ｐ— Ｆ — ｆ ｒ 得 ： 一 ｖ Ｖ， ｎ
１－ ｎ
值而做匀速运动， 做匀速直线运动的速度是 Ｖ 一÷ 。 ｍ 下
Ｊ
面是这个动态过程 的简单思维流程 。
（） １若汽车 以额 定功率 启 动 ， 汽车 所能达 到 的最大 速度是 多少 ？当汽车速度为 ５ ｓ ｍ／ 时的加速度是多大 ？ （） ２ 若汽车 以恒定 加速度 ０ ５ ｓ 启动 ， 这一过 ． ｍ／ 则 程能维持多长 时间？匀加速运动 的最大加速度是多大 ？
Ｊｒ Ｉ 、ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
厂■ ■］
Ｌ － — ＿ Ｊ ｏ
Ｇ
、 ，
～
这一过程 的 Ｐ－ｔ － 图像和 ｖ ｔ － 图像分别 如图 ４甲、
图 ６
一 １ ｓ ２ｍ／
当 一５ ｓ 汽车 的牵引力 Ｆ一 一１ ２ ０ ｍ／ 时， ． ×１ Ｎ
汽车的加速度 ｎ 一
一１ ４ ｓ ． ｍ／
时， 加速度 ａ减小 ， 机车做加速 度逐渐减 小 的加 速运动 ， 直至 Ｆ＝ｆ时 ， 减 小 至零 。此后 机车 的速 度达 到 最大 １ ２
Ｄ
二 、 用 举 例 应 【 １ 某 汽车发 动机 的额定 功率 为 ６ Ｗ ， 车 例 】 ０ｋ 该 的质量为 ５ ０ ｋ ， ×１。 ｇ 在水平路面上行驶时所受阻力的大 小恒为车重 的 ０ １ 。取 ｇ ０ ｓ。则 ： ．倍 一１ ｍ／
Ｄ
Ｄ
ｍ
一
汽车启动的两种方式讨论
v
vm
阻
0
t1
t
可以说机车以 可以说机车以 恒定加速度启 动包含了以额 定功率启动模 式
直线是二者的最大区别
做个会思考的人
总结： 、做匀加速运动只能维持一段时间,在这段 总结：1、做匀加速运动只能维持一段时间 在这段 时间内牵引力的功率随时间的增大而增大,当增大到 时间内牵引力的功率随时间的增大而增大 当增大到 额定功率时,匀加速运动结束匀加速的时间为 匀加速运动结束匀加速的时间为： 额定功率时 匀加速运动结束匀加速的时间为：
t 1=
P额 (ma+f阻)a
2.匀加速结束时的速度并不是汽车的最大速度， 2.匀加速结束时的速度并不是汽车的最大速度， 匀加速结束时的速度并不是汽车的最大速度 不论是哪种方式启动，最大的速度都是V 不论是哪种方式启动，最大的速度都是Vm=P额/f阻
例2、汽车发动机的输出功率为 P=60kw 并保持 、 不变，汽车的质量为5T，汽车在平直公路行驶时， 不变，汽车的质量为 ，汽车在平直公路行驶时， 阻力是车重的0.1倍，（g=10m/s2）求: 阻力是车重的 倍，（ 1）汽车运动的最大速度。 ）汽车运动的最大速度。 2）当汽车的加速度为 速度为多大？ ）当汽车的加速度为2m/s2时，速度为多大？ 3）当汽车的速度为 ）当汽车的速度为6m/s时，加速度为多大？ 时 加速度为多大？
− kmg m
104 − 5×103 m m 2 = 2 =1 3 s s 5×10
练一练
质量为5t的汽车,额定功率为P=90kW,设汽车运动的阻力恒为 质量为5t的汽车,额定功率为P=90kW,设汽车运动的阻力恒为 5t的汽车 P=90kW, 车重的0.05倍 车重的0.05倍。 0.05 1.求汽车沿水平道路行驶的最大速度? 1.求汽车沿水平道路行驶的最大速度? 求汽车沿水平道路行驶的最大速度 2.设汽车由静止起沿水平道路做匀加速直线运动, 2.设汽车由静止起沿水平道路做匀加速直线运动,加速度 设汽车由静止起沿水平道路做匀加速直线运动 求汽车维持这一加速度行驶的最长时间(g=10m/s a=0.4m/s2,求汽车维持这一加速度行驶的最长时间(g=10m/s2) 3.当车速是30m/s时 加速度是多大? 3.当车速是30m/s时,加速度是多大? 当车速是30m/s 4.开始运动后的第3秒末，汽车的即时功率为多大？ 4.开始运动后的第3秒末，汽车的即时功率为多大？ 开始运动后的第
汽车的两种启动
随着汽车消费市场的不断扩大和消费 者对汽车的认识不断提高，二手车市 场将逐渐成熟和规范。
消费者需求
安全性能
随着消费者对安全性能的重视程 度不断提高，未来的汽车将更加 注重安全性能的设计和提升。
舒适性能
消费者对汽车的舒适性能要求也 越来越高，未来的汽车将更加注 重舒适性能的提升。
个性化需求
随着消费者需求的多样化，未来 的汽车将更加注重个性化设计和 服务，满足不同消费者的需求。
应用场景
• 传统点火启动方式适用于大多数汽车，包括小型车、轿车、 SUV等。由于其结构简单、成本低廉、可靠性高等优点，因此 被广泛应用于各种类型的汽车中。
03
智能一键启动
工作原理
01
使用机械钥匙插入启动孔，通过 旋转或按下启动按钮来启动发动 机。
02
车辆识别：钥匙内部通常装有芯 片，与车辆的接收器进行通信， 验证钥匙的合法性。
01
02
03
操作步骤
智能钥匙在车内、按下启 动按钮、发动机自动启动。
适用车型
中高档汽车和新能源汽车。
优缺点
操作简便、科技感强；成 本较高，需要智能钥匙。
02
传统点火启动
工作原理
传统点火启动方式是通过机械方式将点火开关连接到起动机 ，从而启动发动机。当点火开关处于启动位置时，起动机中 的直流电机通电，驱动发动机曲轴旋转，进而启动发动机。
通过插入钥匙并旋转至启动位置来启动汽车，是最传统的启动方式。
智能钥匙启动
通过智能钥匙上的按键或感应启动汽车，无需插入钥匙，更加便捷。
安全性对比
机械钥匙启动
安全性较高，因为需要物理接触才能启 动汽车。
VS
智能钥匙启动
存在一定的安全隐患，如被盗或被干扰导 致车辆被非法启动。
汽车2种启动方式
大速度 vm
速度v↑
f不变
变加速直线运动
匀速直线运动
恒定功率P额启动图像 v
★ 先变加速再匀速
vm o t
★ 当F=f 时速度最大
1、恒定牵引力F启动 P<P额，继续匀加速
牵引力 F 一定
v =at
a 一定
速度v
↑F 不变
P Fv
功率P
↑达到P额
F>f
匀加速直线运动
保持P额 继续加 速
v a
例2：汽车发动机的额定功率为60KW，汽车的质 量为5t，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重 的0.1倍，g=10m/s2。 （1）汽车保持额定功率不变从静止启动后， ①汽车所能达到的最大速度是多大？ ②当汽车的加速度为2m/s2时速度多大？ ③当汽车的速度为6m/s时加速度多大？ （2）若汽车从静止开始，保持以0.5m/s2的 加速度做匀速直线运动，这一过程能维持 多长时间？
F
获得最 大速度 vm
匀速直线运动
变加速直线运动
恒定功率P额启动图像
★先匀加速再速度最大
例1：火车在运行中保持额定功率2500kw，火车 的总质量是1000t，所受阻力恒定为156000N， （1）火车的加速度是1m/s2，速度是多大？ （2）火车的速度是时12m/s，加速度是多少？ （3）火车的最大速度是多少？
人教版高中物理必修第2册 第七章 机械能守恒定律 专题一 机车启动的两种方式
240 km/h，则提速前与提速后机车发动机的功率之比为( )
A．3∶4
B．9∶16
C．27∶64
D．81∶256
【解析】匀速运动时机车的牵引力与摩擦力大小相等，则发动机的额定功率为 P＝Fv＝fv＝kv3，则功率 之比PP12＝vv1233＝2674，故 C 正确．
2．[题型 1]某潜水器质量为 5×103 kg，主要用于深海搜寻和打捞等．若在某次作业中，潜水器将 4×103 kg
＝（kg＋a）v，故 B 正确；设汽车的加速度为a时的牵引力为 F，则 F－kmg＝m·a，解得 F＝kmg＋ma，此
kg
2
2
2
时速度变为 v′＝PF＝kkmmggv＋ ＋mm2aav＜2v，故 C 错误．
例 2. 节能环保的电动汽车已成为许多城市出租车的标配,某品牌电动汽车纯电续航约 400 公里，最大功 率为 90 kW,电池容量为 81 kW●h,快充时间为 1. 5 小时.某次测试中,汽车由静止开始沿平直公路做匀加速直 线运动,其运动的速度-时间图象如图所示,在 t=25 s 时达到最大功率,之后保持功率不变,在 l'时刻达到最大速 度,汽车和乘客的总质量为 2.5x103 kg,重力加速度 g 取 10 m/s2.求:
故 f＝F＝P0，A 错误；OA 段为倾斜直线，其斜率 k＝P0表示汽车的牵引力大小，可知在 OA 段汽车牵引力
vB
vA
不变，故汽车以恒定加速度启动，在
A
点，功率为额定功率，牵引力大小为
F1＝
k＝ P0 ，则 vA
a＝F1－f＝ m
（vB－vA）P0，由 mvAvB
2ax＝vA2，得
x＝ vA3vBm ，B 2P0（vB－vA）
汽车启动方式知识点总结
汽车启动方式知识点总结汽车的启动方式是指汽车引擎启动时所采取的方式。
目前的汽车启动方式有几种，包括传统的钥匙启动方式、无钥匙启动方式和电动汽车的启动方式。
每种启动方式都有其特点和优劣势，下面将从这几种启动方式的原理、操作和优缺点等方面进行详细的介绍。
一、传统的钥匙启动方式传统的钥匙启动方式是指通过插入钥匙并旋转来启动汽车的方式。
这种方式在过去是最为常见的启动方式，但随着科技的发展，逐渐被其他启动方式所替代。
操作原理：传统的钥匙启动方式是通过钥匙插入到点火开关中，通过旋转钥匙来启动汽车。
当钥匙旋转到启动位置时，点火开关会给发动机的启动电路供电，同时释放启动马达，使发动机转动起来，从而实现发动机的启动。
优点：传统的钥匙启动方式操作简单，易于掌握，而且成本较低。
缺点：传统的钥匙启动方式存在着一定的安全隐患，比如容易被盗车等问题。
而且使用钥匙启动汽车比较麻烦，需要找到钥匙并插入点火开关才能启动。
二、无钥匙启动方式无钥匙启动方式是指通过智能汽车钥匙或者手机APP来启动汽车的方式。
这种方式在现代汽车中越来越常见，因为它具有更高的安全性和便利性。
操作原理：无钥匙启动方式利用智能汽车钥匙或手机APP与汽车进行无线通讯，当汽车检测到配对的智能钥匙或手机时，就能够启动汽车。
这种方式通常通过按下启动按钮或者踩下刹车踏板来完成启动。
优点：无钥匙启动方式安全性更高，因为智能钥匙或手机需要配对才能启动汽车，有效防止了盗车。
而且启动操作更为简便，只需要按下按钮或者踩下刹车踏板即可启动。
缺点：无钥匙启动方式需要配对的智能钥匙或手机，一旦遗失或者损坏就需要更换，成本较高。
而且一些人担心智能钥匙被黑客攻击的风险。
三、电动汽车的启动方式电动汽车的启动方式与传统的燃油汽车有很大的不同，因为电动汽车不需要燃油发动机。
电动汽车的启动通常是通过按下启动按钮来完成。
操作原理：电动汽车的启动由电子控制系统完成，当驾驶员按下启动按钮时，电动汽车的电子控制系统会启动电动机，从而实现汽车的启动。
汽车启动的两种方式
第一种情况：汽车以恒定功率启动
v↑
F↓＝→vP↑
a↓＝
F↓－F→阻 →m
当F=F阻时，
a＝0 ，v达到
最大
vm＝
P F阻
保持 vm 匀速
❖ 加速度逐渐减小 的变加速直线运 动
❖ 匀速 直线 运动
汽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
v
vm＝做FP阻匀速直记线住两运个动公。式
vm
（1）瞬时加速度公式:
a=
P v
m
f
0
t (2)最大速度公式
vm＝
P F阻
注意：发动机做的功只能用W =Pt计算，不能用W
=Fs计算（因为F为变力）
第二种情况：汽车以恒定加速度启动
→a＝→F－→m→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
v↑
F↓＝P→v↑额
汽车的两种启动方式
正确分析汽车启动问题，关键抓住三点：
1.正确分析物理过程。
2.抓住两个基本公式：
（1）功率公式：P=Fv，其中P是汽车的功率，F是汽车
的牵引力，v是汽车的速度。
N
f
F
（2）牛顿第二定律：F-f=ma，如图1所示。mg 图1
3.正确分析启动过程中P、F、f、v、a的变化抓住不变量、 变化量及变化关系。下面就该类问题作详细分析。
直线是二者的最大区别
谢谢
放映结束 感谢各位批评指导！
谢 谢！
让我们共同进步
a↓＝
F↓－F→阻 →m
当F= F阻时，aBiblioteka 0 ，v达到最大vm＝
机动车辆启动过程的几种图象分析
机动车辆启动过程的几种图象分析机动车辆的启动方式大致有两种：一种是以恒定功率启动，另一种是以恒定加速度启动。
因为机动车启动过程问题涉及到受力分析、牛顿运动定律、运动学公式、动能定理以及功率计算等方面的知识点，也是联系实际、解决实际生活、工农业生产的典型问题。
更重要的是大多数试题往往结合相关图象进行考查。
这类题目文字叙述给出的已知条件较少，往往要求从图象中获取相关信息一、过程分析：以水平面上机动车的启动为例，假设机车在启动过程中所受的地面摩擦阻力和空气阻力恒定不变，在分析的过程中涉及的公式有：；；在匀加速运动阶段、；在达到额定功率以后。
以上各式中：表示机车发动机功率，即机车发动机牵引力的功率，为机车启动的加速度，表示机车牵引力，并不表示机车受到的合外力，表示以额定功率运动过程的牵引力做功。
所以可以得出，机车的启动过程有以下两种方式：1．以恒定加速度启动：汽车先做初速为零的匀加速直线运动，当发动机功率达到额定值时做加速度逐渐减小的变加速直线运动，直到加速度减小到零时开始做匀速直线运动。
2．以恒定功率启动：先做加速度逐渐减小的变加速直线运动，直到加速度减小到零时开始做匀速直线运动。
二、实例分析：机动车的启动过程涉及到的图象有：图象、图象（为发动机的牵引力）、图象（为发动机功率）、图象、图象等。
1．和图象：这两类图象反应了机动车在启动过程中速度和发动机功率随时间的变化情况，是最常见的、较易分析的图象类型。
【例1】汽车在平直的公路上由静止启动，图象甲表示汽车运动的速度与时间的关系，图象乙表示汽车牵引力的功率与时间的关系。
设汽车在运动过程中阻力不变，在18s末汽车的速度恰好达到最大。
求：(1)汽车受到的阻力和最大牵引力；(2)汽车在做变加速运动过程中的位移。
【分析】(1)从图象可以看出，汽车在做初速度为零的匀加速运动，在做加速度减小的变加速运动，后做匀速运动。
汽车做匀加速运动的最大速度，而最终做匀速运动的速度，从图象可以看出，汽车的额定功率。
汽车的两种启动方式
汽车的两种启动方式一、汽车以恒定功率启动汽车从静止开始以恒定的功率启动，开始时由于速度很小，由公式P=Fv 和F-F f =ma 得：。
由于P 恒定，随着v 的增大，F 必将减小，a 也必将减小。
故汽车做加速度不断减小的加速运动，直到F=F f ，a=0，这时v 达到最大值=.可见以恒定功率启动时的加速度一定不是恒定的。
这种加速过程发动机做的功只能用W=Pt 计算，不能用W=Fl 计算（因为F 为变力）。
这种运动模式的速度-时间图像如图1。
二、汽车以恒定的牵引力启动汽车从静止开始以恒定的牵引力启动，由于牵引力恒定，根据牛顿第二定律：F-F f =ma 可知：加速度肯定也恒定（因此也常说以恒定的加速度启动）。
汽车的瞬时速度v=at 。
汽车的瞬时功率P t =Fv=F ·at ，因此汽车的瞬时功率将随着时间的推移而不断增大。
但是，由于实际功率不能超过其额定功率，所以，汽车的匀加速直线运动只能维持到实际功率等于其额定功率为止。
此时，汽车的速度已达到其匀加速直线运动阶段的最大速度.这一阶段的运动时间t 0=；然后，汽车只能再以额定功率启动的方式进一步加速前进，即：汽车做加速度越来越小的变加速直线运动，直到汽车进入匀速直线运动状态，速度达到最大速度。
其速度-时间图像如图2所示。
可见以恒定牵引力启动时功率一定不恒定。
在匀加速阶段发动机做的功只能用W=Fl 计算，不能用W=Pt 计算（因为P 为变功率）。
特别提醒：（1）不管对哪种启动方式，机动车的功率均是指牵引力的功率，对启动过程的分析也都是用分段分析法，并且将牛顿第二定律和运动学公式相结合进行综合分析。
有时也应用动能定理求解。
（2）P=Fv 中的F 仅是机车的牵引力，而非机车所受合力，这一点是在计算题目中极易出错的地方。
例：汽车发动机功率为60kw ，汽车的质量为4000kg ，当汽车在足够长的水平路面从静止以0.6m/s 2的加速度做匀加速直线运动。
汽车的两种启动方式 高中物理课件7-2
B、C 段为恒 P 启动
A、B 段为恒 F 启动 B、C 段为恒 P 启动
第2节 汽车的两种启动方式
【原型题1】(多选)质量为 M 的汽车在平直的公路上行驶，发动机的输出功率 P 和汽车所受的阻
力 F 阻都恒定不变，在时间 t 内，汽车的速度由 v0增加到最大速度 vm，汽车前进的距离为 s，则
在这段时间内发动机所做的功可用下列哪个式子计算( CD )
为 a 时，发动机的实际功率为 P，重力加速度为 g，则该汽车的质量为( A )
A.(a＋Png)v
B.(a＋ng)v P
C.(ng－P a)v
D.(ng－a)v P
第2节 汽车的两种启动方式
【原型题6】某探究性学习小组对遥控电动车的性能进行研究.让电动车在水平地面上由静止开始 运动，并将电动车运动的全过程记录下来，通过数据处理得到如图乙所示的 v－t 图像，已知0～ t1段为过原点的倾斜直线：t1～10s 内电动车牵引力的功率保持不变，且 P＝1.2kW，7～10 s 段 为平行于横轴的直线；在10s 末停止遥控，让电动车自由滑行，电动车质量 m＝100kg，整个过 程中电动车受到的阻力 F 阻大小不变. (1)求电动车所受阻力 F 阻的大小和电动车匀速运动时的速度大小； (2)求电动车在加速运动过程中的总位移 s； (3)求0～13s 内牵引力所做的总功； (4)画出电动车整个运动过程中牵引力的功率随时间变化的图像．
A.W＝F 阻 s
B.W＝12(v0+vm)ft
C.W＝F 阻 vmt
D.W＝12Mvm2－12Mv02+F 阻 sBiblioteka 第2节 汽车的两种启动方式
【原型题2】(多选)一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前5s 内做匀加速直线运动，5s 末达 到额定功率，之后保持以额定功率运动.其v －t 图象如图所示.已知汽车的质量为 m＝2×103kg，汽
汽车的启动问题
“汽车启动问题”简析汽车起动过程的问题可分为两类：一类是以恒定功率起动，另一类是以恒定牵引力起动。
这两种类型的起动问题都具有典型性，它们的主要特征常出现在其他动力机械中。
因此，“汽车起动问题”的求解方法具有一定的普遍意义，常成为知识迁移的重要内容之一。
1. 以恒定功率起动汽车在起动过程中，在水平方向上仅受牵引力F和阻力f的作用。
在中学阶段，认为阻力f是恒定的。
当汽车以额定功率起动时，由公式P＝Fv可知：开始汽车的速度很小，牵引力F较大，因而由牛顿第二定律可知，汽车的加速度较大；随着时间的推移，汽车的速度将不断增大，牵引力F和加速度a都不断减小。
但是由于速度方向和加速度方向相同，汽车的速度仍在不断增大。
牵引力将继续减小，直至汽车的牵引力F和阻力f相平衡为止。
这时，，加速度a＝0，汽车的速度达到最大值。
这一类型的汽车起动问题具有下列特点：（1）汽车做加速度越来越小的变加速直线运动，最终成为匀速直线运动。
其速度-时间图像如图1所示。
图1（2）汽车的瞬时功率P t始终等于汽车的额定功率：。
（3）汽车的牵引力F和阻力f始终满足牛顿第二定律：（4）汽车的牵引力F和瞬时速度v t始终满足，牵引力是变力。
（5）在达到最大速度时，因为牵引力和阻力平衡，此时有。
（6）从能的角度看，起动过程中牵引力所做的功一方面用以克服阻力做功，摩擦生热Q，另一方面增加汽车的动能。
例1. 质量的汽车，在平直公路上行驶时，其发动机的功率和所受的阻力恒定不变。
已知汽车的速度时，加速度；，加速度。
求：（1）发动机的额定功率；（2）汽车可能达到的最大速度。
解析：本题给出了汽车起动过程中两个时刻的数据，根据功率公式及牛顿第二定律有联立以上四式，可以得出从而2. 以恒定牵引力起动汽车以恒定牵引力起动，有时也说成以恒定加速度起动。
由于牵引力F恒定，根据牛顿第二定律，可知：加速度a恒定。
故汽车作匀加速直线运动，汽车的瞬时速度，实际功率随着时间的推移将不断增大。
机车启动的两种方式
机车启动的两种方式
机车启动的两种方式如下：1. 恒定功率启动：由牛顿第二定律：F-f=maF=P/vP不变 v逐渐增大 所以F减小 因此a减小 所以汽车做加速度逐渐减小的加速运动随着v逐渐增大 F逐渐减小，当F=f时，汽车所受合力为零，做匀速运动。
2. 恒定加速度启动：由牛顿第二定律：F-f=maF=P/v(P表示瞬时功率)开始时，a不变，所以F不变，又因为v=at，所以v逐渐增大，又因为F不变，所以P增大，当P增大到额定功率P时，P不变 v逐渐增大 所以F减小 因此a减小 所以汽车做加速度逐渐减小的加速运动，随着v逐渐增大 F逐渐减小，当F=f时，汽车所受合力为零，做匀速运动。
汽车启动注意事项如下：1、启动发动机前，应确认发动机状况良好后再使用启动机。
2、启动前应将变速器挂上空挡，启动同时踩下离合器踏板，严禁用挂挡启动来移动车辆。
3、当启动机启动过程中，驱动齿轮未进入齿圈而高速运转时，应迅速松开启动钥匙。
若启动机不能停转，应立即关闭电源总开关，或拆下蓄电池接线，查找故障。
4、发动机启动后，应及时关断启动开关，以免单向离合器被瞬间反带而早期损坏。
5、使用无自保护功能的启动机时，启动后及时回转钥匙，发动机正常运转时，勿随意按启动按钮。
6、严禁使用启动机对发动机排除故障及挂挡移动车辆。
功率---汽车启动的两种方式
第二节功率---汽车启动的两种方式知识准备：（1）汽车的功率即是牵引力的功率，P＝F v．（2）当汽车匀速行驶时，F=f，所以P=F v=fv题型一、以恒定加速度启动例1、有一辆汽车的质量为2×103kg，额定功率为9×104W。
汽车在平直路面上由静止开始运动，所受阻力恒为3×103N。
在开始起动的一段时间内汽车以1m/s2的加速度匀加速行驶。
从开始运动到停止加速所经过的总路程为270m。
求：（1）汽车匀加速运动的时间；（2）汽车能达到的最大速度；（3）汽车从开始运动到停止加速所用的时间。
题型二、以恒定功率启动例2．输出功率保持为10kW的起重机吊起质量为500kg的货物，当货物升高2m时，速度达到最大.空气阻力不计，取g=10m/s2，则最大速度和达到最大速度所用的时间分别是A.2m/s，1sB.4m/s，2sC.2m/s，1.1sD.3m/s，1.5s[例5] “绿色奥运”是2008年北京奥运会的三大理念之一，奥组委决定在各比赛场馆使用新型节能环保电动车，届时奥运会500名志愿者将担任司机，负责接送比赛选手和运输器材。
在检测某款电动车性能的某次实验中，质量为8×102㎏的电动车由静止开始沿平直公路行驶，达到的最大速度为15m/s，利用传感器测得此过程中不同时刻电动车的牵引力F与对应的速度v，并描绘出F—1v图象（图中AB、BO均为直线））。
假设电动车行驶中所受的阻力恒定，求:（1）根据图线ABC，判断该环保电动车做什么运动并计算环保电动车的额定功率；（2）此过程中环保电动车做匀加速直线运动的加速度的大小；（3）环保电动车由静止开始运动，经过多长时间速度达到2m/s？C一质量M =70 kg 的人骑此电动车沿平直公路行驶，所受阻力为车和人总重量的0.02倍．若仅在电动车提供动力的情况下，以额定功率行驶，取g =l0m ／s ，则A ．此车行驶的最大速度为6 m ／sB ．此车行驶的最大速度为5 m ／sC ．此车速度为3m ／s 时的加速度为0.2 m ／s 2D ．此车速度为3 m ／s 时的加速度为0.3 m ／s 24．一起重机的钢绳由静止开始匀加速提起质量为m 的重物，当重物的速度为v 1时，起重机的有用功率达到最大值P ，以后，起重机保持该功率不变，继续提升重物．直到以最大速度v 2匀速上升为止，则整个过程中，下例说法正确的是A ．钢绳的最大拉力为1P vB ．钢绳的最大拉力为2P v C ．重物的最大速度为 2P v mg = D ．重物做匀加速运动的时间为211()mv P mgv -9．铁路提速要解决许多具体的技术问题，其中提高机车牵引力功率是一个重要问题。
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汽车两种启动方式分析 姓名_____
正确分析汽车启动问题，关键抓住三点：
1、 正确分析物理过程。
2、 抓住两个基本公式：
（1）功率公式：Fv P =，其中P 是汽车的功率，F 是汽车的牵引力，v 是汽车的速度。
（2）牛顿第二定律：ma f F =-，如图1所示。
3、 正确分析启动过程中P 、F 、f 、v 、a 的变化抓住不变量、变化量及变化关系。
下面通过例题就两类问题作详细分析。
一、汽车以恒定功率启动
例1 质量为2000kg 的汽车在水平公路上行使，阻力是车重的0.1倍，汽车的额定功率为80kW ，若汽车以恒定功率从静止开始启动，求
（1）汽车启动后能达到的最大速度？
（2）当汽车速度为10m/s 时，汽车的加速度多大？
二、汽车以恒定的加速度启动
例2 额定功率为80kW 的汽车，在平直的公路上行使，行使的最大速度为20m/s ，汽车的质量m=2000kg ，若汽车从静止开始作匀加速直线运动，加速度2
/2s m a =，运动过程中阻力不变。
求
（1）汽车所受的阻力有多大？
（2）匀加速运动的时间多长？
（3）3s 末汽车的瞬时功率多大？
F 图
1
练习：一列火车总质量m＝500 t，机车发动机的额定功率P＝6×105 W，在轨道上行驶时，轨道对列车的阻力F阻是车重的0.01倍，g取10 m/s2，求：
(1)火车在水平轨道上行驶的最大速度；
(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＝1 m/s和v2＝10 m/s时，列车的瞬时加速度a1、a2各是多少；
(3)在水平轨道上以36 km/h速度匀速行驶时，发动机的实际功率P′；
(4)若火车从静止开始，保持0.5 m/s2的加速度做匀加速运动，这一过程维持的最长时间．
汽车两种启动方式分析
【解析】 (1)列车以额定功率工作时，当牵引力等于阻力，F ＝F 阻＝kmg 时列车的加速度为零，速度达最大v m
则：v m ＝P F ＝P F 阻＝P kmg
＝12 m/s. (2)当v <v m 时列车加速运动，当v ＝v 1＝1 m/s 时
F 1＝P v 1
＝6×105 N 据牛顿第二定律得：a 1＝F 1－F 阻m
＝1.1 m/s 2 当v ＝v 2＝10 m/s 时，F 2＝P v 2
＝6×104 N 据牛顿第二定律得：a 2＝F 2－F 阻m
＝0.02 m/s 2. (3)当v ＝36 km/h ＝10 m/s 时，列车匀速运动，则发动机的实际功率P ′＝F 阻v ＝5×105 W.
(4)据牛顿第二定律得牵引力F ′＝F 阻＋ma ＝3×105 N
在此过程中，速度增大，发动机功率增大．当功率为额定功率时速度大小为v ′m ，即v ′m ＝
P F ′
＝2 m/s 据v ′m ＝at ，得t ＝v ′m a
＝4 s. 【答案】 (1)12 m/s (2)1.1 m/s 2 0.02 m/s 2
(3)5×105 W (4)4 s。