机车以恒定功率动

机车以恒定功率动

————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：

2

3 7.3 功 率 （第二课时）

王亚琪

教学目标

1、知识与技能

（1）进一步理解功率的概念

（2）明确机车以恒定功率启动的过程

（3）会用P Fv =分析、计算和解释现象

2、过程与方法

P=Fv ，分析汽车的启动，注意知识的迁移。

3、情感、态度与价值观：感知功率在生活中的实际应用，提高学习物理科学的价值观。 教学重难点：运用公式P Fv =分析机车以恒定功率启动问题

教学方法：教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。

教学工具：投影仪、学案49。

教学过程：

(一)复习引入

知识回顾

1、功率的物理意义

2、计算平均功率的公式？计算瞬时功率的公式？各个公式的适用范围是什么？

3、机车的功率指的是哪个力的功率？

本节课我们专门研究机车以恒定功率启动的过程

（二）进行新课

（学生活动）学生阅读学案导读部分内容（5分钟）

小组讨论学案导思部分内容（10分钟）

（教师总结并板书）（5分钟）

对机车等交通工具类问题，应明确P Fv =中，P 为发动机的实际输出功率，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（或机车）的牵引力，v 为机车的瞬时速度即P F v =出牵，运用功率定义和牛顿第二定律对机车启动的两种不同情况进行动力学分析。

（1）以恒定功率启动

汽车从静止开始，保持牵引力的功率不变，假设在运动过程中汽车所受的阻力F f 也不变；随

速度v 的增大，根据P F v =出牵牵引力会减小，有根据牛顿第二定律F f

F a m -=牵加速度

减小；当F ＝F f 时，加速度a ＝0，此时速度最大，且max P F f

P v F ==牵；以后以速度

4 做匀速直线运动，其过程可由下面的框图表示：框图中F f

用F 表示

这一过程的v-t 关系可由下图表示。

由上可知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（因为牵引力F 为变力）．

目标检测 （学生活动）小组讨论学案例1、例2

不同代表投影演示（10---15分钟）

教师点拨总结

质量为m=1000kg 的小汽车,以额定功率行驶在平直公路上时的最大速度为1v =12m/s ，开上每前进20m 升高1m 的斜坡时最大速度2v =8m/s 。假定任何情况下车所受摩擦阻力大小均相等，g 取2

10m/s ，求：

（1）摩擦力的大小；

（2）汽车发动机的额定功率多大；

（3）车沿该斜坡下行时可以达到的最大速度。

5 解：设摩擦力为f ，汽车功率为P ，车沿坡下行时最大速度为V

(1)设山坡夹角为θ，则sinθ=1/20

重力沿斜面分力为11G =mgsin =100010=500N 20

θ⨯⨯， 根据平路上和上坡时都是额定功率112fV =(f+G )V

代入数据解得f=1000N

（2）1 P=fV =100012=12000W ⨯

（3）下行时，摩擦力反方向沿斜面向上

牵引力为1F=f-G

（1f-G ）V=P

代入数据得 V=24m/s

总结：机车在斜坡上以恒定功率启动分两种情况（与平直公路区别在于加速度方向多了一个重力

的分力）关键还是受力分析。

上坡：P=Fv （F P v ↑⇒↓一定，）根据牛顿第二定律sin F f mg a m

θ--=， 0F-f-mgsin =0sin F a a F f mg θθ↓⇒↓=⇒=+当，即时速度达到最大

下坡：P=Fv （F P v ↑⇒↓一定，）根据牛顿第二定律sin F mg f a m

θ+-= 0F+mgsin -f=0sin F a a F f mg θθ↓⇒↓=⇒=-当，即时速度达到最大。

课堂练习

（学生活动）学生自主完成学案导练1、2

（教师活动）公布答案

课后作业

阅读课本56页最后一段、57页例题前面的内容功 率

完成学案最后一题

一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数表 规格

后轮驱动直流永磁毂电机 车型

26″电动自行车 额定输出功率 120W 整车质量

30kg 额定电压 40V 最大载重 120kg 额定电流 3.5A

质量为M=70kg 的人骑此电动自行车沿平直公路行驶，所受阻力f 恒为车和人总重的k=0.20倍。取

6 g=10m/s 2，求：

（1）此车永磁毂电机在额定电压下正常工作的效率。

（2）仅在永磁毂电机以额定功率提供动力的情况下，人骑车行驶的最大速度。

（3）仅在永磁毂电机以额定功率提供动力的情况下，当车速为v 1=1.0m/s 时，人骑车的最大加速

度。

（1）由表可知，电机的额定电压为U 0=40V 、额定电流为I 0=3.5A ，所以电机正常工作时输入功率

为P 入=U 0I 0=140W

又因电机的输出功率为P 出=120W ，所以电机的效率为

η= P 出/P 入=85.7%

（2）行驶时所受阻力为,)(g m M k f +=式中m 为车的质量

当达到最大速度

m v 时，应有P 出=fv m 所以最大速度s

m f P v m /0.6/==出 （3）当车速为s m v /0.11=时，牵引力F=N v P 120/1=出

设此时车的加速度为a ，根据牛顿第二定律F －f=（M+m ）a ，解得a =1.0m/s 2

板书设计：

机车以恒定功率启动

1、 2、