高一教科版物理必修二：第四章第2节功率2 机车以恒定的功率启动动力学分析(讲义)Word版含答案

二、重难点提示：

重点：

1. 理解解决机车启动问题的两个核心公式。

2. 理解机车恒定功率启动方式中各段的运动性质。

难点：1. 学会分析机车启动问题中的解题关键及突破点。

2. 对恒定功率启动方式的v-t图象分析。

以恒定功率启动的方式

1. 模型综述

物体在牵引力（受功率和速度制约）作用下，从静止开始运动，克服一定的阻力，加速度逐渐变化，最终加速度等于零，速度达到最大值。

【要点诠释】

（1）受力情况如图所示；

（2）功率特征：P=P额=Fv 为一恒定值；

（3）机车的功率为牵引力的功率，而非合外力的功率。

2. 模型特征

（1）动态过程：

（2）这一过程的速度—时间图象如图所示：

例题1 质量为m 的汽车，启动后沿平直路面行驶，如果发动机的功率恒为P ，汽车行驶过程中受到的摩擦阻力大小一定，汽车速度能够达到的最大值为v ，那么当汽车的车速为v/4时，汽车的瞬时加速度的大小为（ ）

A. P mv

B. 2P mv

C. 3P mv

D. 4P mv

思路分析：汽车速度达到最大值后，将匀速前进，根据功率与速度关系公式P Fv =和共点力平衡条件

1F f = ①

1 P F v =

②

当汽车的车速为 4

v

时

2

4v

P F =（）

③ 根据牛顿第二定律

2F f ma

-=

④

由①～④式，可求得3P

a mv

=，C 正确。 答案：C

例题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，车所受阻力为车重的0.1倍（g=10m/s 2）,当汽车保持额定功率不变从静止启动后,求：

（1）汽车所能达到的最大速度为多少? （2）当汽车加速度为2m/s 2时的速度为多大？

思路分析：（1）3

0.1510f mg N ==⨯，当达到最大速度时0a =，设牵引力为1F ，此时1F f =, 则根据P Fv =得，