物理 机车的两种启动方式
机车启动的两种方式
a＝
m
F－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
机车以恒定加速度启动的v－ t 图像
先做匀加速直线运动，再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。
v
t
0
vm＝
F阻
P额
vm
t1
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
合作学习、小组展示
第一种情况：汽车以恒定功率启动
当F=F阻时， a＝0 ，v达到最大
保持 vm 匀速
v
F＝
v
P
a＝
m
F－F阻
↑
→
↓
↑
→
→
↓
↓
vm＝
F阻
P
加速度逐渐减小的变加速直线运动
匀速直线运动
机车以恒定功率启动的v－ t 图像
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。
机车启动的两种方式
CLICK HERE TO ADD A TITLE
诸城繁华中学高一物理组
演讲人姓名
功率是表示物体做功快慢的物理量
01
定义式：
02
功率的另一表达式： 该式用于求瞬时功率、平均功率 该式一般用于求平均功率
03
复习巩固（提问展示）
能用公式P=F v分析、计算和解释有关现象
能分析汽车发动机功率一定时，牵引力与速度之间的关系
总结：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vm=P额/f
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。
20-21版：专题强化 变力做的功 机车的两种启动方式（步步高）
为F，则从抛出到落回到抛出点的过程中，空气阻力对小球做的功为
A.0
B.－Fh
√C.－2Fh
D.Fh
解析 把运动的全过程分成两段，上升过程中空气阻力对小球做的功W1 ＝Fhcos 180°＝－Fh；
下降过程中空气阻力对小球做的功W2＝Fhcos 180°＝－Fh， 所以全过程中空气阻力对小球做的功为W＝W1＋W2＝－2Fh，故C正确.
二、机车的两种启动方式 以恒定功率启动
以恒定加速度启动
P－t图 像与v －t图像
运动 规律
OA段：做加速度逐渐减 OA段：以加速度a做匀加速直线运动；
小的变加速直线运动； AB段：做加速度逐渐减小的变加速直
AB段：做速度为vm的匀 线运动；
速直线运动
BC段：做速度为vm的匀速直线运动
OA 段：v↑⇒F＝Pv额↓
图1
4.用微元法求功 功的公式只能计算恒力做功，若一个力的大小不变，只改变方向时，可 将运动过程分成很多小段，每一小段内F可看成恒力，求出每一小段内 力F做的功，然后累加起来得到整个过程中变力所做的功. 例如物体在水平面上做曲线运动，所受摩擦力大小为μmg，路程为s，采 用微元法： W1＝－μmgΔs1 W2＝－μmgΔs2 W3＝－μmgΔs3 …… W＝W1＋W2＋W3＋…＝－μmg(Δs1＋Δs2＋Δs3＋…)＝－μmgs
1234
机车启动的两种方式(专题)
直线
动
运动
•机车以恒定加速度启动的v－ t 图
先做匀加速运动，之后做加速度逐渐减小的变
加速直线运动，最终以速度 线运动。
vm＝
P
f阻
做匀速直
v
vm
0 t1 t2
t
Page 5
学会思考
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 额定功率时,匀加速运动结束匀加速的时间为：
• 10、你要做多大的事情，就该承受多大的压力。12/16/
2020 3:17:37 AM03:17:372020/12/16
• 11、自己要先看得起自己，别人才会看得起你。12/16/
谢 谢 大 家 2020 3:17 AM12/16/2020 3:17 AM20.12.1620.12.16
• 12、这一秒不放弃，下一秒就会有希望。16-Dec-2016 December 202020.12.16
•
7、最具挑战性的挑战莫过于提升自我 。。20 20年12 月上午 3时17 分20.12. 1603:1 7December 16, 2020
•
8、业余生活要有意义，不要越轨。20 20年12 月16日 星期三 3时17 分37秒0 3:17:37 16 December 2020
•
9、一个人即使已登上顶峰，也仍要自 强不息 。上午 3时17 分37秒 上午3时 17分03 :17:372 0.12.16
❖ 匀速 直线 运动
•机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vm＝
P
f阻
v
做匀速直线运动。
记住两个公式
高中物理：功、功率 机车启动问题
高中物理：功、功率机车启动问题功、功率机车启动问题考点一恒力做功的分析和计算1．做功的两个要素(1)作用在物体上的力．(2)物体在力的方向上发生位移．2．公式W＝Flcos α(1)α是力与位移方向之间的夹角，l为物体的位移．(2)该公式只适用于恒力做功．3．功的正负技巧与方法1．是否做功及做功正负的判断(1)根据力与位移的方向的夹角判断；(2)根据力与瞬时速度方向的夹角α判断：0≤α＜90°，力做正功；α＝90°，力不做功；90°＜α≤180°，力做负功．2．计算功的方法(1)恒力做的功：直接用W＝Flcos α计算．(2)合外力做的功考点二变力做功的分析和计算求变力做功的五种方法考点三功率的分析和计算1．定义：功与完成这些功所用时间之比．2．物理意义：描述力对物体做功的快慢．3．公式：(1)P＝w/t，P描述时间t内力对物体做功的快慢．(2)P＝Fv①v为平均速度，则P为平均功率．②v为瞬时速度，则P为瞬时功率．③当力F和速度v不在同一直线上时，可以将力F分解或者将速度v分解．1．平均功率的计算方法(1)利用p＝w/t(2)利用＝F·cos α，其中为物体运动的平均速度．其中F为恒力，α不变．2．瞬时功率的计算方法(1)利用公式P＝Fvcos α，其中v为t时刻的瞬时速度．F可为恒力，也可为变力，α为F 与v的夹角，α可以不变，也可以变化．(2)公式P＝Fvcos α中，Fcos α可认为是力F在速度v方向上的分力，vcos α可认为是速度v在力F方向上的分速度．考点四机车启动问题1．两种启动方式。
机车的两种启动过程
C 匀速运动 vC= vm
速度v →
F =P/v
a= (F-f)/m
当F=f 时,a=0 v达到最大vm
保持vm 匀速
P
F
a
v
0
t0
t0
t0
t
2、机车以恒定加速度启动
a不变
由 a=(F-f)/m
F不变
v
由P =Fv
P
当P=P额时
车速vB，
v仍将增大
达P额以后 v仍将增 大
由F =P/v
F
f
由a= (F-f)/m a
时的加速度问题。 由 F＝ P/v，求出牵引力； 由牛顿第二定律，求加速度a＝(F-Ff)/m
三、典型习题分析
1．[多选]如图所示为一汽车在平直的公路上由静止开始 运动的速度图象，汽车所受阻力恒定。图中 OA 为一段直线， AB 为一曲线，BC 为一平行于时间轴的直线，则( )
A．OA 段汽车发动机的功率是恒定的 B．OA 段汽车发动机的牵引力恒定 C．AB 段汽车发动机的功率是恒定的 D．BC 段汽车发动机的功率是恒定的
②功率与速度公式：P＝Fv ——联系着力和速度.
联立得：
P v
Ff
ma
2、机
机车达到匀速前进时速度最大，此时牵引力F等于阻
力Ff，故：vm＝P/F＝P/Ff. (2)匀加速启动持续时间的求法：
①由牛顿第二定律，牵引力F=Ff+ma，为恒定值。
答案：BCD
2
3、
4、
5、
专题：机车的两种启动过程
王政良 襄阳四中 2020.3.21
学习目标 1.能利用功率公式P＝Fv和牛顿第二定
律分析机车启动时加速度的变化和速度的 变化特点.
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： 、、、、
高考物理难点解读：机车启动的两种方式讨论
难点36机车启动的两种方式讨论
警示
注意典例44的第(2)问中的加速过程由于牵引力是变力，故发动机做的功只
能用W= Pt，而不能用W=Fs 计算．
方法
分析机车启动问题的基本公式是：.F - f阻= ma①P= Fv②
其中fm为机车在运动过程中的阻力，在不同的情境中虽然f阻来源不同，如在起吊货物时，“阻力”为重力，汽车在斜坡上向上行驶时，“阻力”为摩擦阻力和重力沿斜面分力的合力，但分析方法和思路是相同的
典例45
汽车发动机的功率为60 kW，汽车的质量为4t，当它行驶在坡度为
a( sin a=0.02)的长直公路上时，如图所示，汽车所
注意
提示
应用功的公式W=Flcos a计算做功时，其中的F为恒力，此公式
只能用于计算恒力做功．。
(人教版2019必修第二册)高一物理 专题1：机车的两种启动方式(分层练习)(原卷版+解析)
专题1：机车的两种启动方式一、以恒定功率启动1．（2022春·陕西咸阳·高一期末）一辆汽车在水平公路上行驶，设汽车在行驶过程中所受阻力不变，汽车的发动机始终以额定功率输出。
关于牵引力和汽车速度，下列说法中正确的是（）A．汽车加速行驶时，牵引力不变，速度增大B．汽车加速行驶时，牵引力增大，速度增大C．汽车加速行驶时，牵引力减小，速度增大D．当牵引力等于零时，速度达到最大值【答案】C【详解】ABC．根据P Fv=由题意可知汽车的发动机始终以额定功率输出，可知汽车加速行驶时，汽车速度增大，牵引力减小，C正确，AB错误；D．当牵引力等于汽车所受阻力时，汽车速度达到最大值，D错误。
故选C。
2．（2022春·陕西渭南·高一渭南高级中学阶段练习）质量为m的汽车在平直公路上启动，阻力f保持不变，当它以加速度a加速到速度v时，发动机的实际功率正好等于额定功率P，从此时开始，发动机在额定功率下工作，则此后（）A．汽车的牵引力先减小后不变B．汽车的牵引力为f+maC．汽车的最大速度为PmaD．汽车的加速度在增大【答案】A【详解】ABD．由P Fv=，可知当达到速度v后，此时牵引力大于阻力，继续做加速运动，则牵引力减小，由牛顿第二定律可知F f ma-=汽车做加速度减小的加速运动，当牵引力等于阻力时，加速度减小到零，速度达到最大，所以汽车的牵引力先减小后不变，故A正确，BD错误；C．汽车的最大速度为故选A 。
3．（2022春·河北石家庄·高一阶段练习）（多选）连准扬镇高铁扬州段12月11日正式开通，如图所示，“复兴号”列车正沿直线驶出扬州东站，假设列车质量为m ，牵引电机的输出功率恒为P ，所受阻力恒为f 。
某时刻速度为1v 、加速度为1a ，一段时间t 后速度为2v ，在这段时间内位移为x 。
下列关系式正确的是（ ）A ．122v v x t +>B ．11P f a mv m =- C ．21112x v t a t =+ D ．22211122Pt mv mv =-可知速度增大，牵引力减小，加速度减小，即车做加速度减小的变加速直线运动，不是匀变速直线运动，则位移表达式不成立，C错误；A ．根据上述分析，作出v —t 图如图所示由于车做加速度减小的变加速直线运动，则该运动的位移大于如图虚线描述的匀加速直线运动的位移，则有B ．列车速度为v 1时，牵引力是1P v ，根据牛顿第二定律得解得B 正确；D ．根据动能定理可知解得D 错误。
专题12 机车启动-2019高考物理一轮复习专题详解(解析版)
知识回顾1．输出功率输出功率P ＝Fv ，其中F 为牵引力． 2．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 ＝Pf.(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 ＝Pf .规律方法解决机车启动问题时的四点注意(1)明确启动方式：分清是匀加速启动还是恒定功率启动．(2)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．(3)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PF 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. (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．典例分析【例1】 如图所示为汽车在水平路面上启动过程中的速度图象，Oa 为过原点的倾斜直线，ab 段表示以额定功率行驶时的加速阶段，bc 段是与ab 段相切的水平直线，则下述说法正确的是( )A ．0－t 1时间内汽车做匀加速运动且功率恒定B ．t 1－t 2时间内汽车牵引力做功为12mv 22－12mv 21C ．t 1－t 2时间内的平均速度为12(v 1＋v 2)D ．在全过程中t 1时刻的牵引力及其功率都是最大值，t 2－t 3时间内牵引力变小 【答案】 D【例2】 一辆汽车在平直的公路上以某一初速度运动，运动过程中保持恒定的牵引功率，其加速度a 和速度的倒数1v图象如图所示．若已知汽车的质量，则根据图象所给的信息，不能求出的物理量是( )A ．汽车的功率B ．汽车行驶的最大速度C ．汽车所受到的阻力D ．汽车运动到最大速度所需的时间 【答案】 D【解析】 由F －F f ＝ma ，P ＝Fv 可得：a ＝P m ·1v －F f m ，对应图线可知，Pm ＝k ＝40，可求出汽车的功率P ，由a ＝0时，1v m ＝0.05可得：v m ＝20 m/s ，再由v m ＝PF f ，可求出汽车受到的阻力F f ，但无法求出汽车运动到最大速度的时间，故应选D.专题练习1. (多选)一辆小汽车在水平路面上由静止启动，前5 s 内做匀加速直线运动，5 s 末达到额定功率，之后保持额定功率运动，其v －t 图象如图5－2－3所示．已知汽车的质量为m ＝2.0×103 kg ，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，g 取10 m/s 2，则( )A．汽车在前5 s内的牵引力为4.0×103NB．汽车在前5 s内的牵引力为6.0×103NC．汽车的额定功率为40 kWD．汽车的最大速度为30 m/s【答案】：BD2.(2015年高考·课标全国卷Ⅱ)一汽车在平直公路上行驶．从某时刻开始计时，发动机的功率P随时间t 的变化如图所示．假定汽车所受阻力的大小f恒定不变．下列描述该汽车的速度v随时间t变化的图线中，可能正确的是()【答案】：A【解析】：机车在公路上行驶受到牵引力F 和阻力f 的作用，常用公式有F －f ＝ma ，P ＝Fv .在0～t 1阶段，P 一定，v 增大，则F 减小，f 不变，则a 减小，故汽车做加速度逐渐减小的加速运动．在t 1～t 2阶段，仍然如此，直到F 减至等于f ，汽车的加速度为零，汽车开始匀速行驶，B 、D 错；若汽车开始做匀速运动，功率增大后，汽车的速度不会突变，C 错；A 正确．学科&网3．汽车在平直公路上以速度v 0匀速行驶，发动机功率为P ，快进入闹市区时，司机减小了油门，使汽车的功率立即减小为P2并保持此功率继续在平直公路上行驶．设汽车行驶时所受的阻力恒定，则能正确反映从减小油门开始汽车的速度随时间变化的图象是( )【答案】：B4．(2017年山东名校协作校二调)倾角为θ的粗糙斜面上放一质量为m 的木块，接触面间的动摩擦因数为μ，现通过一轻质定滑轮沿斜面向上拉木块，拉力的功率恒为P ，斜面足够长，使木块可以获得的最大速度为( )A.P mg sin θ＋μmg cos θ B.2Pmg sin θ＋μmg cos θC.P mg sin θD.P mg sin θ＋μmg cos θ 【答案】：D【解析】：木块速度最大2F＝(mg sinθ＋μmg cosθ)，v绳＝2v，P＝F·v绳，则v＝Pmg sinθ＋μmg cosθ，D对．5．(2017年天津南开区模拟)—个高中生骑电动车以20 km/h的速度匀速行驶，电动车所受的阻力是人和车总重力的110.已知人和车的总质量约为80 kg，重力加速度大小g取10 m/s2，则此时电动车电机的输出功率约为()A．50 W B．100 WC．450 W D．800 W【答案】：C6．(多选)某兴趣小组遥控一辆玩具车，使其在水平路面上由静止启动，在前2 s内做匀加速直线运动，2 s末达到额定功率，2 s到14 s保持额定功率运动，14 s末停止遥控，让玩具车自由滑行，其v－t图象如图所示．可认为整个过程玩具车所受阻力大小不变，已知玩具车的质量为m＝1 kg，重力加速度大小g＝10 m/s2，则()A．玩具车所受阻力大小为1.5 NB．玩具车在4 s末牵引力的瞬时功率为9 WC．玩具车在2～10 s内位移的大小为39 mD．玩具车在整个过程中的位移大小为90 m【答案】：ABC7．(2017·保定模拟)质量为5×103 kg 的汽车在水平路面上由静止开始以加速度a ＝2 m/s 2开始做匀加速直线运动，所受阻力是1.0×103 N ，则汽车匀加速起动过程中( ) A ．第1 s 内汽车所受牵引力做功为1.0×104 J B ．第1 s 内汽车所受合力的平均功率20 kW C ．第1 s 末汽车所受合力的瞬时功率为22 kW D ．第1 s 末汽车所受牵引力的瞬时功率为22 kW 【答案】 D【解析】据牛顿第二定律F －f ＝ma 得牵引力F ＝f ＋ma ＝1.1×104 N ．第1 s 内汽车位移x ＝12at 2＝1 m ，第1 s 末汽车速度v ＝at ＝2 m/s ，汽车合力F 合＝ma ＝1×104 N ，则第1 s 内汽车牵引力做功：W F ＝Fx ＝1.1×104 J ，故A 项错误；第1 s 内合力做功：W ＝F 合x ＝1×104 J ，平均功率P ＝W t ＝1×104 W ，故B 项错误；1 s 末合力的瞬时功率P 合＝F 合v ＝2×104 W ，故C 项错误；1 s 末牵引力瞬时功率P ＝Fv ＝2.2×104 W ＝22 kW ，故D 项正确．8．如图所示，卡车通过定滑轮以恒定的功率P 0拉绳，牵引河中的小船沿水面运动，已知小船的质量为m ，沿水面运动时所受的阻力为f 且保持不变，当绳AO 段与水面的夹角为θ时，小船的速度为v ，不计绳子与滑轮的摩擦，则此时小船的加速度等于( )A.P 0mv －f mB.P 0mv cos 2θ－fmC.fmD.P 0mv【答案】 A9．(2017·佛山二模)(多选)如图，汽车以一定的初速度连续爬两段倾角不同的斜坡ac和cd，在爬坡全过程中汽车保持某恒定功率不变，且在两段斜面上受到的摩擦阻力大小相等．已知汽车在经过bc段时做匀速运动，其余路段均做变速运动．以下描述该汽车运动全过程v－t图中，可能正确的是()【答案】BC【解析】当在斜坡上运动时，如果开始速度较小，此时的牵引力大于受到的总阻力，开始做加速运动，根据P＝Fv可知，牵引力减小，结合牛顿第二定律可知，加速度减小，当牵引力等于总阻力时，开始匀速运动，到达斜面cd后，斜面的倾角减小，重力沿斜面的分力减小，总阻力减小，此时牵引力大于总阻力，做加速运动，速度增大，根据P＝Fv可知，牵引力减小，做加速度减小的加速运动；在斜面上时，受到的阻力大小f总＝mgsinθ＋f，若此时牵引力小于总阻力，做减速运动，速度减小，根据P＝Fv可知，牵引力增大，结合牛顿第二定律可知，加速度减小，当牵引力等于阻力时，速度减小到最小，此后匀速运动，到达斜面cd后，斜面的倾角减小，重力沿斜面的分力减小，总阻力减小，此时牵引力大于总阻力，做加速运动，速度增大，根据P＝Fv可知，牵引力减小，做加速度减小的加速运动，故B、C两项正确，A、D两项错误．学科&网10．(2017·温州联考)一辆总质量为1 500 kg的汽车，由静止开始沿平直公路以额定功率P＝90 kW启动，并保持额定功率行驶．汽车匀速运动过程中，突然发现前方有障碍物，立即以大小5 m/s2的加速度开始刹车，汽车最后停下来，整个过程中，汽车位移为765 m，刹车之前汽车受到的阻力恒为3 000 N．汽车刹车过程位移大小和汽车保持额定功率运动的时间分别是()A．90 m30 s B．60 m20 sC．60 m30 s D．90 m20 s【答案】 A11．(2017·湖南二模)一摩托车在竖直的圆轨道内侧做匀速圆周运动，人和车的总质量为m，轨道半径为R，车经最高点时发动机功率为P0、车对轨道的压力为mg.设轨道对摩托车的阻力与车对轨道的压力成正比，则()A．车经最低点时对轨道的压力为mgB．车运动过程中发动机的功率一直不变C．车经最低点时发动机功率为3P0D．车从最高点经半圆轨道到最低点的过程中，人和车重力做功的功率不变【答案】 C【解析】在最高点：向心力大小为F n＝N1＋mg＝2mg，摩托车做匀速圆周运动，向心力大小不变，则在最低点：N2－mg＝F n，得N2＝3mg.故A项错误；在最高点：发动机功率P0＝F1v＝μN1v＝μmgv，在最低点：发动机功率为P＝F2v＝μN2v＝3μmgv，则有P＝3P0.故B项错误、C项正确；摩托车做匀速圆周运动，速度大小不变，重力大小不变．车从最高点经半周到最低点的过程中，重力和速度方向夹角先变小再变大，重力功率先变大再变小．故选C项．12.某测试员测试汽车启动、加速、正常行驶及刹车的性能．前4 s逐渐加大油门，使汽车做匀加速直线运动，4～15 s保持油门位置不变，可视为发动机保持恒定功率运动，达到最大速度后保持匀速运动，15 s 时松开油门并踩刹车，经3 s停止．已知汽车的质量为1 200 kg，在加速及匀速过程中汽车所受阻力大小恒为f，刹车过程汽车所受阻力大小为5f.根据测试数据描绘v－t图像如图所示，则下列说法正确的是()A．f＝1 200 NB．0～4 s内汽车所受牵引力大小为6 000 NC．4～15 s内汽车位移为141 mD．4～15 s内汽车功率为360 kW【答案】 D13．(2017·安徽联考)(多选)完全相同的两辆汽车，都拖着完全相同的拖车，以相同的速度在平直公路上以速度v匀速齐头并迸，汽车与拖车的质量均为m，某一时刻两拖车同时与汽车脱离之后，甲汽车保持原来的牵引力继续前进，乙汽车保持原来的功率继续前进，经过一段时间后甲车的速度变为2v，乙车的速度变为1.5v，若路面对汽车的阻力恒为车重的0.1倍，取g＝10 m/s2，则此时()A．甲乙两车在这段时间内的位移之比为4∶3B．甲车的功率增大到原来的4倍C．甲乙两车在这段时间内克服阻力做功之比为12∶11D．甲乙两车在这段时间内牵引力做功之比为3∶2【答案】CD14．(2017·舟山模拟)质量为1.0×103 kg的汽车，沿倾角为30°的斜坡由静止开始运动，汽车在运动过程中所受摩擦阻力大小恒为2 000 N，汽车发动机的额定输出功率为5.6×104 W，开始时以a＝1 m/s2的加速度做匀加速运动(g＝10 m/s2)．求：(1)汽车做匀加速运动的时间t1；(2)汽车所能达到的最大速率；(3)若斜坡长143.5 m ，且认为汽车到达坡顶之前，已达到最大速率，则汽车从坡底到坡顶需多长时间？ 【答案】 (1)7 s (2)8 m/s (3)22 s 【解析】(1)由牛顿第二定律得 F －mgsin30°－F f ＝ma设匀加速过程的末速度为v ，则有P ＝Fv v ＝at 1 解得t 1＝7 s(2)当达到最大速度v m 时，a ＝0，则有 P ＝(mgsin30°＋F f )v m 解得v m ＝8 m/s(3)汽车匀加速运动的位移x 1＝12at 12在后一阶段对汽车由动能定理得 Pt 2－(mgsin30°＋F f )x 2＝12mv m 2－12mv 2又有x ＝x 1＋x 2 解得t 2＝15 s故汽车运动的总时间为t ＝t 1＋t 2＝22 s15．(2017·顺德区一模)在一条平直的公路上，甲车停在A 点，乙车以速度v ＝10 m/s 匀速运动，当乙车运动到B 点时，甲车以恒定加速度a ＝0.5 m/s 2匀加速启动，与乙车相向运动，若经过20 s 两车相遇，此时甲车恰好达到最大速度．已知甲车质量为1.0×104 kg ，额定功率为50 kW ，阻力是车重的0.05倍．试求： (1)甲车保持匀加速运动的时间； (2)A 、B 两点间的距离． 【答案】 (1)10 s (2)250 m(2)甲车加速运动通过的位移为：x 1＝12at 2＝25 m12 甲车达到的最大速度为：v m＝Pf＝50 0000.05×10 000×10m/s＝10 m/s甲车10～20 s内通过的位移为x2，根据动能定理有：Pt′－fx2＝12mv m2－12mv加2，代入数据解得：x2＝25 m甲车通过的总位移为：x甲＝x1＋x2＝50 m乙车在20 s内通过的位移为：x乙＝vt＝200 mA、B两点间的距离为：Δx＝x乙＋x甲＝250 m。
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？
机车启动的两种方式
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。
机车启动问题(解析版)
机车启动问题1.两种启动方式的比较两种方式以恒定功率启动以恒定加速度启动P -t 图和v -t 图OA段过程分析 v ↑⇒F ＝P不变v ↓⇒a ＝F －F 阻m↓ a ＝F －F 阻m 不变⇒F 不变，P =====v ↑Fv ↑直到P 额＝Fv 1运动性质 加速度减小的加速直线运动 匀加速直线运动，维持时间t 0＝v 1aA B 段过程分析 F ＝F 阻⇒a ＝0⇒F 阻＝Pv mv ↑⇒F ＝P 额v ↓⇒a ＝F －F 阻m↓运动性质以v m 做匀速直线运动加速度减小的加速直线运动BC 段 无F ＝F 阻⇒a ＝0⇒F 阻＝P 额v m ，以v m 做匀速直线运动重要方程平衡方程AB 段：F 阻＝F 牵＝P v m ，全程阻力不变，也等于O A 段阻力 BC 段：F 阻＝F 牵＝P 额v m，全程阻力不变，也等于O A 段、AB 段阻力 牛顿第二定律 加速度：O A 段任意速度v 1时，a ＝Pv 1－F 阻m ＝P v 1－P v mm加速度：O A 段 a ＝v 1t 0＝P 额v 1－P 额v m mAB 段：速度为v 2时， a ′＝P 额v 2－P 额v m m动能定理加速段位移x 满足：Pt －F 阻x ＝12mv 2m－0加速段位移x 满足：P 额t 0＋P 额(t 1－t 0)－F 阻x ＝12mv 2m－02. 三个重要关系式(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，匀加速过程结束后功率最大，速度不是最大，即v ＝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 ，此式经常用于求解机车以恒定功率启动过程的位移或速度。
【典例】一列火车总质量m ＝500 t ，发动机的额定功率P ＝6×105 W ，在水平轨道上行驶时，轨道对火车的阻力f 是车重的0.01倍，g 取10 m/s 2。
机车的两种启动方式(示范课例) 高中物理必修教案教学设计 人教版
杨学文
单位名称
新源二中
填写时间
2020年6月21日
学科
物理
年级/册
高一（下）
教材版本
人教版
课题名称
第七章 第2节 功率 机车启动
难点名称
机车的两种启动方式
难点分析
从知识角度分析为什么难
机车的启动，结合了功率和动力学公式的结合使用，学生综合能力不高，存在一定难度
只有一些感性认识，动力学和功率的公式结合能力不高
难点教学方法
1.通过情境具体的受力分析，帮助学生建立关系
2.通过归纳在问题中的注意事项，帮助学生对问题理解
教学环节
教学过程
导入
1.以对机车启动的重要性结合考试考点介绍此类问题
知识讲解
（难点突破）
1、以恒定功率启动，设置具体情景，受力分析，结合功率公式和动力学公式细致分析了整个启动过程，并对关键物理量进行图像的分析
2、以恒定加速度启动，设置具体情景，受力分析，结合功率公式和动力学公式细致分析了整个启动过程，并对关键物理量进行图像的分析
课堂练习
（难点巩固）
无
小结
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，分析图像时应注意坐标轴的意义及图像变化所描述的规律。
2、在用公式P=FV计算机车的功率时，F是指机车的牵引力而不是机车所受的合力。
3、恒加速度启动过程中，匀加速过程结束时机车的速度并不是最后的最大速度，因为此时F>F阻，所以之后还要在功率不变的情况下变加速一段时间，才达到最后的最大速度vm 。
芜湖市第一中学高考物理复习 第六章 第讲 机车启动的两种方式教案
机车启动的两种方式班级__________ 座号_____ 姓名__________ 分数__________一、知识清单1．机车功率P=Fv（1)F是机车的牵引力，不是机车的合力。
（2)在水平面上：匀速行驶时，F=f；加速行驶时，F-f= ma.（3）有的问题中f大小恒定，有的问题中f与速率有关f=kv(或kv2）。
2．模型一以恒定功率启动(1)动态过程(2)这一过程的P－t图象、v－t图象和F－t图象如图所示:3．模型二以恒定加速度启动(1)动态过程（2)这一过程的P－t图象、v－t图象和F－t图象如图所示：4．三个重要关系式(1）机车以恒定功率运行时,牵引力做的功W＝Pt。
由动能定理：Pt－F阻x＝ΔE k.此式经常用于求解机车以恒定功率启动过程的位移大小。
（2）机车以恒定加速度启动的运动过程中,匀加速过程结束时，功率达到最大，但速度没有达到最大,即v＝错误!<v m＝错误!。
（3)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＝错误!＝错误!(式中F min为最小牵引力，其值等于阻力F 阻）.5．倾斜、竖直机车启动问题上坡最大速度v m=P/（f+mgsinθ)下坡最大速度v m=P/（f-mgsinθ)竖直提升最大速度v m=P/mg6．汽车行驶中功率、阻力变化引起的图像问题变化原因功率变化阻力变化功率P变大功率P变小阻力变大阻力变小速度变化牵引力变化v—t图mgP/vθ(mgsinθP/vfθ(mgsinθP/vfF-t 图7． 机车启动a-1/v 图像和F —1/v 图像问题 恒定功率启动a —1/v 图像 恒定加速度启动F —1/v 图像由F －F f ＝ma ，P ＝Fv 可得:a ＝错误!·错误!－错误!, ①斜率k ＝错误!②纵截距b =－错误!③横截距错误!=P F f①AB 段牵引力不变，做匀加速直线运动；②BC 图线的斜率k 表示功率P ，知BC 段功率不变，牵引力减小，加速度减小，做加速度减小的加速运动；③B 点横坐标对应匀加速运动的末速度为1/v 0;④C 点横坐标对应运动的最大速度1/v m ,此时牵引力等于阻力。
机车启动的两种物理模型
选择建议
根据实际应用场 景和需求选择合 适的物理模型
考虑模型的复杂性 和计算成本，选择 简单高效的模型
比较两种模型的 优缺点，选择更 适合的模型
考虑模型的可扩展 性和可维护性，选 择易于修改和升级 的模型
PRT 05
实际应用案例分 析
案例一：城市轨道交通系统
城市轨道交通系统的组成和特点 机车启动的两种物理模型在城市轨道交通系统中的应用 两种物理模型在城市轨道交通系统中的优势和劣势 实际应用案例分析：某城市轨道交通系统的机车启动物理模型选择和优化
案例二：铁路货运列车系统
背景：铁路货运列车系统是 重要的交通运输方式，需要 高效、可靠的启动方式。
物理模型：采用两种物理模 型，一种是电动机启动，另 一种是柴油机启动。
电动机启动：适用于短距离、 轻载的货运列车，具有节能、 环保、低噪音等优点。
柴油机启动：适用于长距离、 重载的货运列车，具有动力 强劲、适应性强等优点。
电动机启动：在 电动机启动过程 中，电动机需要 提供恒定的功率 以克服阻力并加 速旋转。
飞机启动：在 飞机启动过程 中，发动机需 要提供恒定的 功率以克服阻 力并加速飞行。
船舶启动：在 船舶启动过程 中，发动机需 要提供恒定的 功率以克服阻 力并加速航行。
PRT 03
加速度限制启动 模型
加速度限制启动的原理添Βιβλιοθήκη 标题添加标题添加标题
添加标题
启动过程：电机的转速从零开始 增加，直到达到额定转速
能量转换：电能转换为机械能， 驱动机车前进
恒定功率启动的特点
启动过程中，电机的功 率保持恒定
启动转矩随着转速的增 加而减小
启动电流随着转速的增 加而减小
启动时间随着转速的增 加而增加
专题：机车的两种启动方式课件
牵引力
m
F↓
加速度
a↓
图像：
F>f a>0F Ff
P Ff vmF=F阻，a=0
匀速
v最大
变加速
V-t、P-t、F-t图像：
V
Vm t加
P
F
O
t 0 t加
t
t加
V
➢汽车的两种运动状态
1、没有达到最大速度时，有瞬时加速度。 汽车做加速度逐渐减小的变加速运动。
F牵 F阻 ma
F牵
P额 v
2、达到最大速度时，a=0。此后做匀速直线运动。
2、以恒定的牵引力F启动
特 1、先匀加速再变加速最后匀速。
点 2、当F=F阻时速度最大。
图像： v
vm
F Ff Pe Ff vm
匀速
变加速
匀加速
t
VV-t、P-t、F-t图像F ：
P
t 1.匀O加速直线运动过程t 各物理量随时间变化？
2.加速度逐渐减小的加速运动
过程中各物理量随时间变化？
3.匀速运动过程中各物理量
答案：①F=7500N v=8m/s t=16s ②12m/s
练一练：1、汽车发动机的额定功率为100KW，汽车 的质量为10t，汽车在水平路面上行驶时，阻力恒为 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？ vm=10m/s ②当汽车的加速度为1m/s2时速度多大？ v=5m/s
vm P /(mg sin f )
2、以恒定的牵引力F启动 P<P额，继续匀加速
加速度 a一定
v=at
牵引力 速度v 不变 功率P
P Fv
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
物理重难点
一、摩擦力
计算静摩擦力大小：用受力平衡来计算，与F N无关计算滑动摩擦力大小：用公式F=μF N来计算
二、机车两种启动模型
1、以恒定功率启动
公式：F=P
V a=F−f
m
动态过程：1.当速度逐渐增加但功率不变，则牵引力逐渐减小，加速度也减小
2.当F=f时，加速度为0，此时速度再增加，达到VMAX
3.此后保持VMAX=P
f
的速度匀速直线运动
图像：
2、以恒定加速度启动
公式P=FV a=F−f
m
动态过程：1.当速度逐渐增加，加速度不变，牵引力不变，由P=FV，功率增加
2.当P=P额时，加速度仍为正值，速度仍在增加，导致牵引力减小
3.牵引力减小导致加速度减小，开始做变加速运动
4.当F=f时，达到VMAX，加速度为0
5. 此后保持VMAX=P
f
的速度匀速直线运动
图像：。