机车的两种启动方式
机车的两种启动方式
机车的两种启动方式通常讲机车的功率是指机车的牵引力的功率，P ＝F v 恒成立，与阻力f 无关，与P 是否为额定功率无关，与机车的运动状态无关。
机车可通过油门控制功率，可通过换档调整速度从而改变牵引力。
机车起动通常有两种方式，下面把这两种启动方式的规律总结如下：一、机车以恒定功率启动的运动过程 1、机车以恒定的功率P 启动后，若运动过程中所受的阻力不变，由于牵引力F ＝P ／v ，根据牛顿第二定律： F －f ＝ma 即 P ／v －f ＝ma所以： 当速度v 增大时，加速度a 减小。
当加速度a ＝0时，机车的速度达到最大，此时有： 。
以后，机车已v m 做匀速直线运动。
2、这一过程，F 、v 、a3、用v －t 图，这一过程可表示为右下图：最大速度之前是一段曲线。
4、以恒定功率启动的特点：（1）汽车在启动过程中先做加速度不断减小的加速运动，同时牵引力变小，当牵引力等于阻力时，开始以最大速度匀速运动。
（2）汽车在启动过程中的功率始终等于汽车的额定功率。
（3）汽车的牵引力和阻力始终满足牛顿第二定律F －f ＝ma 。
（4）汽车的牵引力和瞬时速度始终满足P －P 额＝F v 。
（5）在启动过程结束时，因为牵引力和阻力平衡，此时有 P 额＝F v m ＝f v m 。
（6）从能的角度看，启动过程中牵引力所做的功一方面用以克服阻力做功，另一方面增加汽车的动能。
二、机车以恒定加速度启动的运动过程1、机车以恒定的加速度a 启动时，牵引力F 、阻力f 均不变， 此时有：F －f ＝ma 。
机车匀加速运动的瞬时功率：P ＝Fv ＝（f ＋ma ）•v ＝（f ＋ma ）•a t ≤P 额。
匀加速阶段的最长时间t ＝P 额／［（ma ＋f ）a ］；匀加速运动的末速度为v t ＝P 额／（ma ＋f ）。
当机车达到这一速度时，其瞬时功率等于它的额定功率。
然后机车又做变加速运动。
此时加速度a 和第一种启动过程一样变化；这时的最大速度还是 。
专题练习：机车的两种启动方式
专题练习：机车的两种启动方式之巴公井开创作【知识总结】一、以额定功率启动（1速度v,牵引力F,合力F 合,加速度a ；（2速度v,牵引力F,合力F 合,加速度a ； （3F 与阻力f,v m =； （4）0～t 1时间内,汽车做运动； （5）t 1时刻以后,汽车做运动.二、以恒定加速度启动 （1v,牵引力F,合力F 合,加速度a ； （2v,牵引力F,合力F 合,加速度a ；（3v,牵引力F,合力F 合,加速度a ； （4,v 1=；（5）t 2时刻的速度v m 为速度,v m =； （5）t 1时刻达到最年夜值； （5）t 2时刻达到最年夜值；（6）0～t 1时间内,汽车做运动； （7）t 1～t 2时间内,汽车做运动； （8）t 2时刻以后,汽车做运动.【例题解析】例1、一辆汽车在很长的平直路上从静止开始行驶,若汽车在行驶的过程中所受到的阻力坚持不变,则（ ）A ．汽车可以坚持一段时间内做匀加速直线运动B ．汽车在任何一段时间内都不成能做匀加速直线运动C ．汽车的功率刚达到额定功率时,速度达到最年夜值D ．汽车受到的阻力即是牵引力时,速度未达到最年夜值 例2、上海世博会上,纯电动概念车E1是中国馆的镇馆之宝之一.一概念车的总质量为920kg,在16s 内从静止加速到32m/s,受到恒定的阻力为1500N,假设它做匀加速直线运动,其动力系统提供的牵引力为N.当概念车以最高时速45m/s 做匀速直线运动时,其动力系统输出的功率为kw.例3、质量m=2×103kg 、额定功率p=80kw 的汽车,以恒定的加速启动,其能达到的最年夜速度为v m =20m/s,汽车做匀加速度直线运动过程中的加速度年夜小为2m/s 2,若阻力坚持不变.求：（1）汽车受到的阻力；（2）汽车做匀加速直线运动的时间； （3）汽车在3s 末的功率；（4）汽车的速度为16m/s 时的加速度. 【巩固练习】1、一辆汽车的额定功率为P=100kW,质量为m=10×103.求：（1）汽车以额定功率启动,其所能达到的最年夜速度；2的加速度启动,其做匀加速直线运动的时间.2、质量为2×103kg 、额定功率为80kw 的汽车,在平直的公路上行驶的最年夜速度为20m/s.若汽车从静止开始做匀加速直线运动,加速度的年夜小为2m/s 2.汽车受到的阻力恒定.求：（1）汽车受到的阻力f ； （2）汽车匀加速运动的时间； （3）发念头在3s 末的瞬时功率.3、图示为修建高层建筑用的塔式起重机.起重机将质量m=5×103kg 的重物竖直吊起时2,当起重机输出功率达到其允许的最年夜值时,坚持该功率直到重物做v m .取g=10m/s 2,不计额外功.求：（1）起重机允许输出的最年夜功率；（2）重物做匀加速运动所经历的时间和起重机在第2秒末的输v 112V v出功率.4、一辆重5t的汽车,发念头的额定功率为80kW,汽车从静止开始以加速度a=1m/s2做匀加速直线运动,车受的阻力为车重的倍,g取10m/s2,求：（1）汽车做匀加速直线运动的最长时间t；（2）汽车做匀加速直线运动的过程的平均功率P；（3）汽车开始运动后第5s末和第15s末的瞬时功率；（4）汽车的最年夜速度v m；（5）如果汽车起动匀加速5s后做匀速直线运动,汽车匀速运动。
机车起动的两种方式分析
机车起动的两种方式分析机车起动问题是指汽车、火车、轮船、摩托等动力机械的起动问题，而起动过程分为以恒定功率起动和恒力起动（先匀加速起动至额定功率后再变加速运动）两种情况，因起动过程中各物理量相互关联而又发生变化，过程比较复杂，有一定的难度．1．以恒定功率起动在此过程中，机车不断加速，因为开始时机车已经达到额定功率，根据P=Fv 可知在速度v 不断增大的时候，牵引力F 会不断减小，加速度F-f=ma （f 表示机车运动过程中受到的阻力）也不断减小，但因为加速度的方向和速度的方向相同，所以无论加速度a 怎样小，速度v 也是增加的．即机车一直做加速度减小的加速运动，直到F f =时，达到最大速度m P P v F f==，此后以v m 做匀速直线运动．起动过程结束的标志就是“速度不变”． 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，阻力是车中的0.1倍，g=10m/s 2问（1）汽车保持以额定功率从静止启动能达到的最大速度是多少？解析：由P =F·v 可知，汽车在额定功率下行驶，牵引力与速度成反比．速度增大，牵引力减小，当汽车的牵引力与所受阻力相等时，速度达到最大．所以v m =P /F f=60000/0.1×5000×10m/s = 12m/s ． 说明：此类问题主要把握住机车作加速度减小的加速运动，最终匀速的运动特点，利用F f =时，达到最大速度m P P v F f==来解题． 2．先以恒力起动至额定功率后再恒功率起动该起动过程分为两个阶段：阶段１是匀加速过程，在此过程中，速度v 由零开始不断增加，功率P 也由零开始逐渐增加；由F-f=ma ，因为加速度a 是不变的，所以在此过程中牵引力F 也是不变的．此过程的结束就是第二个过程的开始，以“功率P 达到最大即额定功率，但速度没有达到最大”为标志．阶段２中因为还有加速度的存在，所以速度v 会继续增加，在功率P 不变的情况下，根据P =Fv ，可知牵引力F 不断减小，加速度a 也相应减小．第二过程结束的标志就是“机车的功率P 最大，速度v 也是最大”，到此为止，整个起动过程结束．再以后，机车将以v m 做匀速直线运动，功率不变．例2．汽车发动机的额定功率为60 kW ，汽车的质量为4 t ，当它行驶在坡度为0.02的长直公路上时，如图１，所受阻力为车重的0.1倍(g ＝10 m/s 2)，求：⑴汽车所能达到的最大速度v m =？⑵若汽车从静止开始以0.6 m/s 2的加速度做匀加速直线运动，则此过程能维持多长时间？解析： ⑴汽车在坡路上行驶，所受阻力由两部分构成，即f ＝kmg ＋mg sin α=4000＋800N=4800 N ． 又因为F ＝f 时达到最大速度，且P =f·v m ，所以36010/12.5/sin 4800m P v m s m s kmg mg α⨯===+． ⑵汽车从静止开始，以a =0.6 m/s 2匀加速行驶，由F ＝ma ，有F ′－f －mg sin α＝ma ．故 3sin 7.210F kmg mg ma N α'=++=⨯ 保持这一牵引力，汽车匀加速行驶到速度mv '，此时达到额定功率，据P Fv =有图１8.33/m m P v m s F '=='． 由运动学规律可以求出匀加速行驶的时间8.3313.90.6m v t s s a '===． 说明：此后汽车将做加速度减小的加速运动，直到达到12.5m/s,而后匀速直线运动． ３．两种启动方式的共同点对同一机车，在相同条件下，两种启动方式最终都是F =f ，匀速时的速度v m 相同．v -t 图像如图２所示．例3．电动机通过一绳子吊起质量为8 kg 的物体，绳的拉力不能超过120 N ，电动机的功率不能超过1200 W ，要将此物体由静止起用最快的方式吊高90 m （已知此物体在被吊高接近90 m 时，已开始以最大速度匀速上升）试分析应如何吊起物体？达到最大功率的最短时间是多少？匀速时的速度是多少？解析： 此题可以采用机车起动类问题的思路，即将物体吊高分为两个过程处理：第一过程是以绳所能承受的最大拉力拉物体，使物体匀加速上升，第一个过程结束时，电动机刚达到最大功率．第二个过程是电动机一直以最大功率拉物体，拉力逐渐减小，当拉力等于重力时，物体开始匀速上升.在匀加速运动过程中加速度为a =8108120m ⨯-=-m mg F m/s 2=5 m/s 2 末速度v t =1201200=m m F P =10 m/s 上升的时间t 1=510=a v t s=2 s 此即达到最大功率的最短时间．在功率恒定的过程中，最后匀速运动的速率为v m =1081200⨯==mg F F P m m =15 m/s 说明：本题考查对机车启动两类问题的理解及迁移应用的创新能力．同学们往往对整个过程分析不透，若开始即以最大功率拉，绳会被拉断．v v 2。
机车启动两种方式--讲解和题精编版
机车的两种启动方式江苏省淮安市阳光学校223300 冯新波通常讲机车的功率是指机车的牵引力的功率，P＝F v恒成立，与阻力f无关，与P是否为额定功率无关，与机车的运动状态无关。
机车可通过油门控制功率，可通过换档调整速度从而改变牵引力。
机车起动通常有两种方式，下面把这两种启动方式的规律总结如下：一、机车以恒定功率启动的运动过程1、机车以恒定的功率P启动后，若运动过程中所受的阻力不变，由于牵引力F＝P／v，根据牛顿第二定律：F－f＝ma 即P／v－f＝ma所以：当速度v增大时，加速度a减小。
当加速度a＝0时，机车的速度达到最大，此时有：。
以后，机车已v m做匀速直线运动。
2、这一过程，F、v、a3、用v－t图，这一过程可表示为右下图：最大速度之前是一段曲线。
4、以恒定功率启动的特点：（1）汽车在启动过程中先做加速度不断减小的加速运动，同时牵引力变小，当牵引力等于阻力时，开始以最大速度匀速运动。
（2）汽车在启动过程中的功率始终等于汽车的额定功率。
（3）汽车的牵引力和阻力始终满足牛顿第二定律F－f＝ma。
（4）汽车的牵引力和瞬时速度始终满足P－P额＝F v。
（5）在启动过程结束时，因为牵引力和阻力平衡，此时有P额＝F v m＝f v m。
（6）从能的角度看，启动过程中牵引力所做的功一方面用以克服阻力做功，另一方面增加汽车的动能。
二、机车以恒定加速度启动的运动过程1、机车以恒定的加速度a启动时，牵引力F、阻力f均不变，此时有：F－f＝ma。
机车匀加速运动的瞬时功率：P＝Fv＝（f＋ma）•v＝（f＋ma）•a t≤P额。
匀加速阶段的最长时间t＝P额／［（ma＋f）a］；匀加速运动的末速度为vt＝P额／（ma＋f）。
当机车达到这一速度时，其瞬时功率等于它的额定功率。
然后机车又做变加速运动。
此时加速度a和第一种启动过程一样变化；这时的最大速度还是。
而变加速阶段的位移应该用动能定理来计算：2=amfmvP－fPFPv m额额＝==↓⇒=↑⇒avPFv保持匀速直线运动⇒变加速运动匀速运动∙∙∙∙∙∙fPFPv m额额＝=2t2mmv21mv21s ftP－＝－额↑⇒Pv＝不变、fF－＝，mfFa⇒=↓⇒=avPF额保持匀速直线运动⇒匀速运动∙∙∙∙∙∙v3、用v －t 图，这一过程可表示为右图： 起初匀加速运动是一段倾斜的直线，紧接着是一段曲线，最后是平行于时间轴的直线。
高一物理专题：机车启动两种方式
专题：机车启动的两种方式机车有两种启动方式(1)以额定功率启动：机车做加速度减小的加速运动，当牵引力减小到和摩擦力相等时，匀速运动，最大速度时有P ＝f ·v m ，所以v m ＝P f.(2)以恒定牵引力(加速度)启动：机车先做匀加速直线运动，再做加速度减小的加速运动，最终匀速．匀加速末速度v 1＝P f ＋ma，最大速度v m ＝P f .1．能源短缺和环境恶化已经成为关系到人类社会能否持续发展的大问题．为缓解能源紧张压力、减少环境污染，汽车制造商纷纷推出小排量经济实用型轿车．某公司研制开发了某型号小汽车发动机的额定功率为24kW ，汽车连同驾乘人员总质量为m =2000kg ，在水平路面上行驶时受到恒定的阻力是800N ，求：（1）汽车在额定功率下匀速行驶的速度；（2）汽车在额定功率下行驶，速度为20m/s 时的加速度.2．一辆汽车的质量是3510kg ，发动机的额定功率为60kW ，汽车所受阻力恒为2000N 。
如果汽车从静止开始保持额定功率不变进行启动。
则：（1）从静止开始到速度最大这段时间内，汽车做什么运动？为什么？（2）汽车的最大速度为多少？（3）当汽车的速度为10m/s 时，汽车的加速度为多大？（4）汽车从开始运动10s 时间内，牵引力做了多少功？3．发动机额定输出功率为80kW的汽车，在平直公路上行驶的最大速度是40m/s。
汽车的质量为2.0×103kg。
如果汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度的大小是2m/s2，发动机的输出功率达到额定功率之后保持不变，运动过程中阻力不变．求：（1）汽车受到的阻力多大？（2）汽车维持匀加速运动的时间是多少？（3）5s末、15s末汽车的瞬时功率各多大？4．汽车在水平直线公路上行驶，额定功率为Pe=80kW，汽车行驶过程中所受阻力恒为f=2.5×103N，汽车的质量M=2.0×103kg．若汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度的大小为a=1.0m/s2，汽车达到额定功率后，保持额定功率不变继续行驶．求：（1）汽车在整个运动过程中所能达到的最大速度；（2）匀加速运动能保持多长时间；（3）当汽车的速度为5m/s时的瞬时功率；（4）当汽车的速度为20m/s时的加速度．5．质量是2000kg、额定功率为80kW的汽车，在平直公路上行驶中的最大速度为20m/s。
机车的两种启动方式
方式一：以恒定的功率起动
１、受力分析：
F f ma
２、起动过程分析：（启动过程中阻力不变）源自v↑F↓＝→vP↑
a↓＝
F↓－→f →m
当F=f 时，
a＝0 ，v达到
最大 vm＝
P f
保持
vm
匀速
3、起动过程描述：
文字描述
汽车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。 图象描述
vm＝
P f
v
vm
0
t
3、起动过程中的常见问题：
1、汽车启动过程结束即达到最大速度的条件：
a0
2、汽车启动后所能获得的最大速度：
vm
P F
P f
３、汽车启动过程中加速度与运动时的瞬时速
度间的对应关系
F f ma
FP v
P f a v
m
４、例题分析：
例题1：质量为m=5×103kg的汽车在水平路面上行驶，阻 力是车重的0.1倍，让汽车保持额定功率P0=60kw由静止开 始启动，请回答以下问题： （1）经过时间t=1s，速度为v1=4m/s,求此时的加速度a1=? （2）当汽车的加速度为a2=1m/s2时，求汽车的速度v2=? （3）求汽车所能达到的最大速度vm=?
相同点：
无论哪种方式起动，汽车所能达到的最大速度相同，都等
于 得
vm＝Pf额 ，达到最大速度的条件相同，都是当a=0时取
例题２：额定功率为80kW的汽车，在水平长直公路上行驶时最大速度 可达20m/s,汽车质量为2×103kg 。如果汽车从静止开始做匀加速直 线运动，加速度可达2m/s2 。设运动过程中阻力大小不变，试求： （1）汽车运动时所受阻力f； （2）汽车匀加速运动过程可持续的时间t； （3）汽车启动后，发电机在第三秒末的瞬时功率P； （4）汽车在做匀加速直线运动过程中，发动机所做的功W．
机车的两种启动方式
机车的两种启动⽅式机车的两种启动⽅式机车启动通常有两种⽅式，即以恒定功率启动和以恒定加速度启动．1.机车以恒定功率启动的运动过程机车达到最⼤速度时，a＝0，F＝f，P＝Fv m＝fv m，这⼀启动过程的v－t图象如图所⽰．2.机车以恒定加速度启动的运动过程这⼀运动过程的v－t图象如图所⽰．(1)机车以恒定加速度启动时，先后经过两个过程，匀加速结束时的速度并未达到整个过程的最⼤速度v m，只是达到匀加速度阶段的最⼤速度．(2)在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．汽车的质量为2 000 kg，汽车发动机的额定功率为80 kW，它在平直的公路上⾏驶时所受的阻⼒是4 000 N，试求：(1)汽车保持额定功率从静⽌启动后达到的最⼤速度是多少？(2)若汽车以2 m/s2的加速度做匀加速直线运动，可维持多长时间？[思路点拨] 解答本题时应把握以下两点：(1)汽车匀速运动时的速度，是该功率下汽车所能达到的最⼤速度．(2)匀加速运动结束时P ＝P 额．[解析] 当汽车速度最⼤时，汽车做匀速直线运动．可根据受⼒平衡求出牵引⼒，再根据P ＝Fv 求出最⼤速度；在汽车的匀加速运动过程中，牵引⼒恒定，功率在变⼤，直到达到额定功率为⽌．(1)汽车以额定功率运⾏，其牵引⼒为F ＝P v汽车达到最⼤速度后做匀速直线运动，所以F ＝fv max ＝P F ＝P f ＝80×1034 000m/s ＝20 m/s. (2)汽车以恒定加速度启动后F ′－f ＝ma所以F ′＝f ＋ma ＝(4 000＋2 000×2) N ＝8 000 N.匀加速运动可达到的最⼤速度为v max ′＝P F ′＝80×1038 000 m/s ＝10 m/s. 所以匀加速运动的时间t ＝v max ′a ＝102s ＝5 s. [答案] (1)20 m/s (2)5 s解决汽车的启动问题，⾸先要明确属于恒定功率启动还是恒定加速度启动，其次要明确所求解的问题属于哪个阶段．若以恒定加速度启动，汽车先做匀加速运动，当功率达到额定功率后，汽车做变加速运动．2.质量为2 t 的汽车，发动机的牵引功率为30 kW ，在⽔平公路上，能达到的最⼤速度为15 m/s ，则当汽车的速度为10 m/s 时的加速度为( )A ．0.5 m/s 2B ．1 m/s 2C ．1.5 m/s 2D ．2 m/s 2解析：选A.当v ＝15 m/s 时，汽车所受牵引⼒F 与阻⼒f 相等，由P ＝Fv 得f ＝F ＝P v＝30×10315 N ＝2×103 N ；当v ′＝10 m/s 时，其牵引⼒为F ′＝P v ′＝30×10310 N ＝3×103 N ，由⽜顿第⼆定律得a ＝F ′－f m ＝3×103－2×1032×103m/s 2＝0.5 m/s 2.。
机车的两种启动方式
机车的两种启动方式通常讲机车的功率是指机车的牵引力的功率， P = Fv 恒成立，与阻力f 无关，与P 是否为额定功率无关，与机车的运动状态无关。
机车可通过油门控制功率，可通过换档调整速 度从而改变牵引力。
机车起动通常有两种方式，下面把这两种启动方式的规律总结如下：一、机车以恒定功率启动的运动过程1、机车以恒定的功率 P 启动后，若运动过程中所受的阻力不变， 由于牵引力F = P /v , 根据牛顿第二定律： F — f = ma 即 P / v — f = ma3 、用v — t 图，这一过程可表示为右下图：最大速度之前是一段曲线。
4、以恒定功率启动的特点：(1)汽车在启动过程中先做加速度不断减小的加速运动, 同时牵引力变小，当牵引力等于阻力时，开始以最大速度匀速运动。
(2) 汽车在启动过程中的功率始终等于汽车的额定功率。
(3) 汽车的牵引力和阻力始终满足牛顿第二定律 F — f = ma(4) 汽车的牵引力和瞬时速度始终满足 P —P 额=F v 。
(5) 在启动过程结束时，因为牵引力和阻力平衡，此时有P 额=F v m= f v m(6) 从能的角度看，启动过程中牵引力所做的功一方面用以克服阻力做功，另一方面 增加汽车的动能。
二、机车以恒定加速度启动的运动过程1、机车以恒定的加速度 a 启动时，牵引力 F 、阻力f 均不变, 此时有：F — f = ma 机车匀加速运动的瞬时功率： P = Fv =( f + ma ? v =( f + ma ?at < P 额。
匀加速阶段的最长时间 t = P 额/[(ma+ f ) a ]；匀加速运动的末速度为 v t = P 额/( ma+ f )。
当机车达到这一速度时，其瞬时功率等于 它的额定功率。
然后机车又做变加速运动。
此时加速度a 和第一种启动过程一样变化；这时的最大速度还是1 2 1 2 P 贰—f S = 2mv m — 2mv t=保持匀速直线运动 —匀速运动 一3 、用v — t 图，这一过程可表示为右图：起初匀加速运动是一段倾斜的直线，紧接着是一段曲线，最后是平行于时间轴的直线。
人教版高中物理必修第2册 8.1(3)机车的两种启动方式
达到 时，机车匀速运动 =
设匀加速的末速度为匀 ，此时P = 额
匀 =
额
代入数据得：匀 =
（2）
匀
；匀 =
额
=
代入数据得： = 20/
小结——常见设问及解决思路
小结——常见设问及解决思路
不变量：额 和
变化量： F、与
(2)汽车车速v1＝2 m/s时的加速度。
解析：
（）由题意知：
（2）由题意知：
额 = × ; = . = ×
达到 时，机车匀速运动 =
额
=
代入数据得： = /
= /
额
=
= ×
=
−
代入数据得： = /
2. 质量为m＝4.0×103 kg的汽车，发动机的额定功率为P＝40 kW，汽车从静止
开始以a＝0.5 m/s2的加速度行驶，受恒定阻力f＝2.0×103 N，则：
（1）汽车匀加速行驶的最长时间为多少？
（2）汽车可能达到的最大速度为多少？
解析：
（1）设汽车以恒定加速度启动时发动机牵引力为F
※实际功率总小于或等于额定功率。
3.汽车的功率：是汽车发动机牵引力的功率。
4.瞬时功率： =
1> 恒定功率启动
2> 恒定加速度启动
·分析机车启动类问题，关键抓住以下三点：
1.正确分析物理过程:
2.抓住两个基本公式：
启动
增加； 运动状态改变
=
受力分析
Hale Waihona Puke − = 3.区分变量、不变量及他们之间的变化关系： 、、、、
机车的两种启动
持时间 t0＝ a
[针对训练]
1．一辆汽车在平直公路上以额定功率行驶，设所受阻力不变。在汽车加速过程中
(
)
A．牵引力减小，加速度增大
B．牵引力减小，加速度减小
C．牵引力增大，加速度增大
D．牵引力增大，加速度减小
解析：根据P＝Fv知，发动机的功率恒定，速度增大，则牵引力减小；根据牛顿第二
定律有F－f＝ma，可知加速度减小，选项B正确。
专题突破——机车启动问题
前提
1、机车在行驶的过程中，受到恒定阻力f。
2、机车在行驶的过程中，发动机的瞬时功率P=FV。
瞬时速度
功率
v
P=F v
牵引力
机车两种启动方式
1、恒定功率启动
P一定
v增大
F=P / V
F减小
a减小
当F=f时
a=(F-f )/ m
（1）恒定功率启动的v-t
v
vm
v最大，以vm匀速
【答案】
(1)20 m/s
(2)40 m/s
1.5 m/s2
【解析】(1)机车做匀加速直线运动，有 F－F f＝ma，
F＝F f＋ma＝2×103 N＋4×103×0.5 N＝4×103 N，
80 kW
P
则匀加速的最大速度 v1＝ ＝
＝20 m/s.
F 4×103 N
（2）当汽车达最大速度时，a＝0，有 F′＝Ff，
P
80 kW
则 vm＝ ＝
＝40 m/s，当 v2＝10 m/s 时，
3
Ff 2×1 F″＝ ＝
＝8×10 N．
v2 10 m/s
3
3
F″－Ff 8×10 －2×10
专题 机车启动的两种方式(课件)-高中物理(人教版2019必修第二册)
小试牛刀
2、（多选）按额定功率行驶的汽车，所受地面的阻力保持不变，
则（
）
A．汽车加速行驶时，牵引力不变，速度增大
B．汽车可以做匀加速运动
C．汽车加速行驶时，加速度逐渐减小，速度逐渐增大
D．汽车达到最大速度时，所受合力为零
CD
小试牛刀
3、(多选)火车从车站开出做匀加速运动，若阻力与速度成正比，则( ACD ) A．火车发动机的功率一定越来越大，牵引力越来越大 B．火车发动机的功率恒定不变，牵引力越来越小 C．当火车达到某一速率时，若要保持此速率做匀速运动，则发动机的功率这 时应减小 D．当火车达到某一速率时，若要保持此速率做匀速运动，则发动机的功率一 定跟此时速率的二次方成正比
牵引力为： F P额 80 000 N 5103 N
v
16
所以汽车的加速度为：a
F f m
5103 4103
2 103
=0.5 m/s2
答案： (1)4×103 N (2)5 s (3)48 kW (4)0.5 m/s2
小试牛刀
1、拖拉机耕地时一般比在道路上行驶时速度慢，这样做的主 要目的是( ) D A．节省燃料 B．提高柴油机的功率 C．提高传动机械的效率 D．增大拖拉机的牵引力
根据牛顿第二定律有: F–f=ma F=f+ma=4.5×103N 匀加速运动完毕时有:P=Pm ∵Pm=Fv ∴v=Pm／F=9.0×104 ／4.5×103m/s=20m/s ∵v=at ∴t=v／a=50s 错误解法:vm=at t=vm／a=90s
【例题】假定额定功率80 kW的汽车，在平直的公路上行驶的最大速度为20 m/s，汽 车质量为2×103 kg，如果汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度为2 m/s2， 运动过程中阻力不变，求： (1)汽车所受的恒定阻力大小； (2)汽车匀加速运动的最长时间. (3)3 s末汽车的瞬时功率多大？ (4)速度为16 m/s时汽车的加速度多大？
「高中生物理培优难点突破」专题20机车启动的两种方式
「高中生物理培优难点突破」专题20机车启动的两种方式
汽车启动有两种方式:
一种方式是用恒定的功率启动，另一种方式是用恒定的加速度启动，我们对两种方式做定性的讨论
【典例精讲】
1. 车在水平面上运动时
2. 车在斜面上运动时
3. 机车启动的图像问题
4. 其他形式功率的计算
【总结提升】
分析机车启动问题时应注意的三点
（1）机车启动的方式不同，机车运动的规律就不同，因此机车启动时，其功率、速度、加速度、牵引力等物理量的变化规律也不相同，分析图象时应注意坐标轴的意义及图象变化所描述的规律。
（2）恒定功率下的加速一定不是匀加速，这种加速过程发动机做的功可用W=Pt计算，不能用W=FL计算（因为F为变力）.
（3）以恒定牵引力加速时功率一定不恒定，这种加速过程发动机做的功常用W=FL计算，不能用W=Pt计算（因为功率P是变化的），（4）汽车以恒定功率运行时，牵引力做的功W=Pt,由动能定理：,此式经常用于求解机车以恒定功率启动过程的位移大小。
（5）从P=Fv可以看出，汽车、火车等交通工具和各种起重机，当发动机的功率P一定时，牵引力F与速度v成反比，要增大牵引力，就要减小速度。
机车启动两种方式
课题：机车启动的两种特殊运动形式孙献伍教学目的：掌握机车启动有两种方式,其一是以恒定功率启动,其二是以恒定牵引力启动,两种启动过程遵循不同的规律.内容分析：机车启动问题中对于加速度（a ）、牵引力（F ）、实际功率（P ）、瞬时速度（v ）四个物理量间相互联系、相互制约关系的分析是的难点所在。
教学过程：（1）机车以恒定功率启动汽车以恒定功率P 启动时，它的牵引力F 将随速度v 的变化而变化，其加速度a 也随之变化，具体变化过程可采用如下示意图表示：∴机车达到最大速度时.Fv P ,f F ,0a m ===以恒定功率启动运动过程的速度变化情况可用如图所示的v －t 图象表示。
（2）机车以恒定加速度a 启动要维持汽车加速度a 不变，就要维持其牵引力F 不变，汽车功率P 将随v 增大而增大，当P 达到额定功率P 额后，不能再增加，即汽车就不可能再保持匀加速运动了.具体变化过程可用如下示意图表示：F 不变，m fF a -=不变P v ↑⇒⇒匀加速启动过程可用如图所示的速度－时间图象描述。
例1、汽车发动机的功率为60kW ，若其总质量为5t ，在水平路面上行驶时，所受阻力恒为5.0×103N ，试求：（1）汽车所能达到的最大速度。
（2）若汽车以0.5m/s 2的加速度由静止开始做匀加速运动，这一过程能维持多长时间？解析：（1）当加速度为零时速度最大，此时牵引力等于阻力，V=P/F=12m/s(2)当功率达到额定功率时匀加速运动结束，此时速度 V=P/F ， F=f+maV=8m/s, t=V/a=16S例2、质量为m ，额定功率为P 的汽车在平直公路上行驶，若汽车行驶时所受阻力大小不变，并以额定功率行驶，汽车最大速度为v 1，当汽车以速率v 2(v 2<v 1)行驶时，它的加速度是多少？解析：当加速度为零时速度最大，此时牵引力等于阻力 f=P ∕v 1 当速度为v 2时，汽车的牵引力F= P ∕v 2 汽车的合外力F 合=F －f=ma即得结果。
机车的两种启动方式
机车的两种启动方式编写：侯振坚审题：高一物理组时间：2012-5-通常讲机车的功率是指机车的牵引力的功率，P＝F v恒成立，与阻力f无关，与P是否为额定功率无关，与机车的运动状态无关。
机车可通过油门控制功率，可通过换档调整速度从而改变牵引力。
机车起动通常有两种方式，下面把这两种启动方式的规律总结如下：一、机车以恒定功率启动的运动过程1、机车以恒定的功率P启动后，若运动过程中所受的阻力不变，由于牵引力F＝P／v，根据牛顿第二定律：F－f＝ma 即P／v－f＝ma所以：当速度v增大时，加速度a减小。
当加速度a＝0时，机车的速度达到最大，此时有：。
以后，机车已v m做匀速直线运动。
2、这一过程，F、v、a的变化也可表示为：3、用v－t4、以恒定功率启动的特点：（1）汽车在启动过程中的功率始终等于汽车的额定功率。
（2）汽车在启动过程中先做加速度不断减小的加速运动，同时牵引力变小，当牵引力等于阻力时，开始以最大速度匀速运动。
（3）汽车的牵引力和阻力始终满足牛顿第二定律F－f＝ma。
（4）汽车的功率与牵引力和瞬时速度始终满足P＝F v。
（5）在启动过程结束时，因为牵引力和阻力平衡，此时有P额＝F v m＝f v m。
（6）汽车在启动过程中的位移应该用动能定理来计算：二、机车以恒定加速度启动的运动过程1、机车以恒定的加速度a启动时，有：F－f＝ma，由于阻力f不变，所以牵引力F不变。
机车匀加速运动的瞬时功率：P＝Fv＝（f＋ma）•v＝（f＋ma）•a t匀加速阶段的最长时间t＝P额／［（ma＋f）a］；匀加速运动的末速度为v t＝P额／（ma＋f）。
当机车达到这一速度时，其瞬时功率等于它的额定功率。
然后机车又做变加速运动。
此时加速度a和第一种启动过程一样变化；当速度达到最大速度还是。
变加速阶段的位移应该用动能定理来计算：2、匀加速启动过程的各个量（P、F、a、v）的变化情况如下：3、用v－t图，这一过程可表示为右图：起初匀加速运动是一段倾斜的直线，紧接着是一段曲线，最后是平行于时间轴的直线。
机车的两种启动方式通用课件
03
04
柴油机启动
优点：转矩大，适用于重载启动，可长时 间工作。
05
06
缺点：操作相对复杂，对环境有一定污染。
不同场景下的启动方式选择
城市轨道交通 由于对电网冲击小，电动机启动更适 合在城市轨道交通中使用。
矿山、工地等重载场景
柴油机启动由于转矩大，更适合这些 场景下的重载启动。
长时间连续工作
柴油机启动由于可以长时间工作，更 适合在需要长时间连续工作的场景下 使用。
直流传动与交流传动
直流传动是指用直流电动机直接驱动机车，而交流传动则是通过交流电动机经变 频器控制后驱动机车。两者各有优缺点，直流传动技术成熟、维护简单，但效率 较低；交流传动则具有更高的效率和更好的性能，但技术难度较大。
内燃机车启动方式
01
柴油机启动方式
内燃机车通常采用柴油机作为动力源，通过点燃柴油产生动力，再经传
介绍了内燃机车的两种启动方式，即压缩 启动和电启动，以及它们各自的优缺点和 适用范围。
机车启动方式的选择
机车启动的电路原理
比较了电力机车和内燃机车的启动方式， 并阐述了在选择机车启动方式时需要考虑 的因素。
讲解了机车启动的电路原理，包括电源、 控制电路和执行电路等部分。
未来发展趋势与展望
电力机车的未来发展趋势
启动方式
柴油机有压缩着火和电火花点燃两种启动方式。压缩着火启 动是通过压缩空气和燃油混合物产生高温高压，点燃柴油引 燃汽缸内的空气，产生工作循环；电火花点燃则是通过电火 花点燃汽缸内的空气，产生工作循环。
内燃机车启动操作流程
准备启动
确认机车状态正常，打开电源 开关，将控制手柄置于启动位置。
启动柴油机
检查电源
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。
机车的两种启动方式课件
目录
• 机车启动方式简介 • 机车的两种启动方式 • 机车启动方式的选择与优化 • 机车启动方式的未来发展 • 案例分析
01
机车启动方式简介
启动方式的定义与分类
启动方式的定义
机车启动方式是指机车在静止状 态下如何获得动力并开始行驶的 过程。
启动方式的分类
根据获得动力的来源，机车启动 方式可分为电动启动和内燃机启 动。
提高机车的稳定性。
04
机车启动方式的未来发展
机车启动方式的未来发展
• 机车启动方式课件，主要是为了介绍机车启动的基本原理 、常见启动方式和未来发展趋势。通过这个课件，学员可 以全面了解机车启动的相关知识，为实际操作和故障排除 打下基础启动方式应用
总结词
THANKS
感谢观看
案例二：某型号机车的恒功率启动方式应用
总结词
恒功率启动方式适用于机车中高速工况，能够提供平稳的加 速和高速运行。
详细描述
在恒功率启动方式下，机车在启动初期会以最大功率输出， 随着机车速度的提高，机车会自动调整牵引力的大小，以保 持恒定的功率输出。这种启动方式能够使机车在高速时具有 较好的牵引性能，适用于中高速工况。
恒定转矩启动方式适用于机车低速、大 负载工况，能够提供稳定的牵引力。
VS
详细描述
在恒定转矩启动方式下，机车在启动初期 会提供较大的牵引力，以克服机车及所挂 载货物的静止摩擦力。随着机车速度的提 高，机车会自动调整牵引力的大小，以保 持恒定的转矩输出。这种启动方式能够使 机车在低速时具有较好的牵引性能，适用 于低速、大负载的工况。
案例三
总结词
多种机车启动方式的综合应用能够更好地适应不同工况和运输需求。
详细描述
机车启动的两种方式
机车的两种启动方式1. 机车以恒定功率启动的运动过程由公式P=Fv 和F -F f =ma 知,由于P 恒定,随着v 的增大，F 必将减小，a 也必将减小,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f m m m F P F P ==ν。
可见恒定功率的加速一定不是匀加速.这种加速过程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）。
这一启动过程的P-t 、ν—t 关系如图所示2。
机车以恒定加速度启动的运动过程由公式P=Fv 和F —F f =ma 知,由于F 恒定,所以a 恒定，汽车做匀加速运动,而随着v 的增大,P 也将不断增大,直到P 达到额定功率P m ,功率不能再增大了。
这时匀加速运动结束，其最大速度为fm m m F P F P 〈=’ν，此后汽车要想继续加速就只能做恒定功率的变加速运动了。
可见恒定牵引力的加速时功率一定不恒定。
这种加速过程发动机做的功只能用W=F ∙L 计算,不能用W=P ∙t 计算（因为P 为变值）。
这一启动过程的P —t 、ν—t 关系如图所示特别提示:图象中的V 0为机车以恒定加速度启动时，匀加速运动的末速度，但并非是加速过程的最大速度,因为此后还有一个变加速运动过程。
而V m 为机车一额定功率运动时所能达到的最大速度.【例题1】一汽车额定功率为P 额=100 kW,质量为m=10×103 kg,设阻力恒为车重的0。
1倍，取g=10 m/s 2.(1）若汽车以额定功率启动，求所达到的最大速度v m ;(2）若汽车以a=0。
5 m/s 2的加速度启动,求其匀加速运动的最长时间.思路点拨：汽车以恒功率启动,速度增大,牵引力减小做加速度逐渐减小的加速运动，直到牵引力等于阻力为止；汽车开始做匀加速运动牵引力和阻力恒定,随着速度增加,它的实际功率逐渐增大，直到FV 等于额定功率为止.解析：（1)汽车以额定功率启动,达到最大速度时,阻力与牵引力相等.依题F f =0。
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1、额定功率：是指机器正常工作时的最大输出功率, 也就是机器铭牌上的标定值。
2、实际功率：是指机器在工作中实际输出的功率。
3、注意：机器不一定在额定功率下工作，机器正常工作时实际功率总是小于或等于额定功率，机器只能在短暂时间内实际功率略大于额定功率，但不允许长时间超过额定功率。
4、机车的功率、机车的牵引力与速度间的制约关系:
\P = ^\
（方式一］以恒定的功率起动1
1、受力分析：
F - f - ma
2、起动过程分析：（启动过程中阻力不变）
m y
当F#时. a =
0 ,卩达到甌
大V m =~^~
保持
%
匀速
V
-F
3、起动过程描述:
•攻宇描述
汽车先做加速度逐渐减小的变加速直线运动”最终
以速度yj浮直线运动。
O图象描述
3、起动过程中的常见问题:
1、汽车启动过程结束即达到最大速度的条件:
2、汽车曽噌能获得的最大速度:
F f
V m = =
3、汽车启动过程中加速度与运动时的瞬时速度间的对应关系
F — f = ma
a = --- ----
m
4、例题分析:
例题仁质量为m=5X103kg的汽车在水平路面上行驶，阻力是车重的0・1倍，让汽车保持额定功率P0=60kw由静止开始启动，请回答以下问题:
(1)经过时间t=1s,速度为v1=4m/s5求此时的加速度比=?
(2)当汽车的加速度为a2=1m/sW,求汽车的速度V2=?
(3)求汽车所能达到的最大速度v m=?
:以恒定的牵引力起动
1、受力分析:
F - f - ma
2、起动过程分析：（启动过程中阻力不
变）
|H\当P"额时，保K O/JMI35 创引牛”斤片持
P额继续加速J程结束
匀加速运动过
当F寸时, a = 0 ,卩达到甌大V m =保持%匀速
3、起动过程描述:
•攻宇描述
汽车先做匀加速直线运动f再做加速度逐渐减小的变加速直线运动 > 最终以速度砧畔速直线运动。
Q®象描述
nV
%—-------------
4、两种起动方式的比较:
同点：
以恒定功率起动只有一个变加速阶段，起动
过程短，但容易损坏发动机
以恒定牵引力起动有两个加速阶段，起动过
程长，但起动平稳有利于保护发动机
O#目同点：
无论哪种方式起动，汽韦所能达到的最大速
度相同，都等于%二字,达到最大速度的条件
相同，都是当鼻0时取得
5、例题分析:
例题2：额定功率为80kW的汽车，在水平长直公路上行驶时最大速度可达20m/s,汽车质量为2X103kg。
如果汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度可达
2m/s2。
设运动过程中阻力大小不变，试求：
(1) 汽车运动时所受阻力f；
(2)汽车匀加速运动过程可持续的时间t；
(3)汽车启动后，发电机在第三秒末的瞬时功率P；
(4)汽车在做匀加速直线运动过程中，发动机所做的功W.
(3)P =
P = 4.8X 104
W
W = 2xl(fj
解fl)当F 二f 时，a = 0, v = v
max
,因題二Fv = fv max ,所
以 y = ^ =
80X103
^ = 4Xltf TV
v
max 2°
(2)尸 一 f — mci y
鬼i=" • v
\ —► 1=5$
（4）w =
课堂练习1
1＞质量为m的汽车由静止开始以恒定的功率P爬坡(足够长)，斜坡的倾斜角为0,汽车受到的摩擦阻力恒定为f,求汽车所能达到的最大速度％=?
参考答案：
F-mgsin3-f = ma
P 二F・v i % = P/(mgsin 0 + f) v m
= 16s
2、汽车发动机的额定功率为P=60kW,若其总质量 为m=5t,在水平路面上行驶时，所受的阻力恒 为 f=5xl(fN.求：
(1) 汽车所能达到的最大速度Vm.
(2) 若汽车以。
=0・5加/疋的加速度由静止开始做 匀加速直线运动，这一过程能维持多长时间？
参考答案:
(2)尸一/
(/ + ma)・ P 6OX1O 3
’
,
—= -------- =1 2m / s
3、列车在恒定功率机车的牵引下，从车站出发行
驶5分钟，速度达到20m/s,那么在这段时间内，列 车行驶的路 （C ）
A. 一定小于3km C.—定大于3km
解：画岀运动的v-t 图象如图示， 若为匀变速运动，贝！J 图象如图示, 位移为3km,故选C
B. 一定等于3km。