汽車(chē)起動(dòng)的功率問(wèn)題(16.5吳)

1、第三節(jié)第三節(jié) 功率（二）功率（二）機(jī)車(chē)（汽車(chē)）的起動(dòng)問(wèn)題機(jī)車(chē)（汽車(chē)）的起動(dòng)問(wèn)題一、課題解讀一、課題解讀請(qǐng)找出課題中的關(guān)健詞：請(qǐng)找出課題中的關(guān)健詞：機(jī)車(chē)機(jī)車(chē)通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)工作，獲得動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)物體運(yùn)通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)工作，獲得動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)的機(jī)械，如汽車(chē)，起重機(jī)，卷?yè)P(yáng)機(jī)等動(dòng)的機(jī)械，如汽車(chē)，起重機(jī)，卷?yè)P(yáng)機(jī)等起動(dòng)起動(dòng)如今有替代發(fā)動(dòng)機(jī)工作的機(jī)器，知道是什么如今有替代發(fā)動(dòng)機(jī)工作的機(jī)器，知道是什么嗎？它的優(yōu)點(diǎn)在哪？嗎？它的優(yōu)點(diǎn)在哪？從靜止開(kāi)始到以穩(wěn)定的速度運(yùn)行的運(yùn)動(dòng)階段從靜止開(kāi)始到以穩(wěn)定的速度運(yùn)行的運(yùn)動(dòng)階段機(jī)車(chē)？機(jī)車(chē)？起動(dòng)？起動(dòng)？能說(shuō)出幾種你知道的機(jī)車(chē)嗎能說(shuō)出幾種你知道的機(jī)車(chē)嗎?他們有什他們有什么共同點(diǎn)么共同點(diǎn)?能

2、說(shuō)說(shuō)駕駛員怎樣起動(dòng)汽車(chē)嗎能說(shuō)說(shuō)駕駛員怎樣起動(dòng)汽車(chē)嗎?踩油門(mén)的意義是什么踩油門(mén)的意義是什么?控制油門(mén)大小的作用是什么控制油門(mén)大小的作用是什么?了解汽車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能量轉(zhuǎn)換的經(jīng)歷了解汽車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能量轉(zhuǎn)換的經(jīng)歷汽油的汽油的化學(xué)能化學(xué)能氣體的氣體的內(nèi)能內(nèi)能發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能動(dòng)的動(dòng)能汽車(chē)運(yùn)動(dòng)汽車(chē)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能的動(dòng)能通過(guò)控制單位時(shí)間內(nèi)燃燒的汽油量，實(shí)現(xiàn)控制釋放化通過(guò)控制單位時(shí)間內(nèi)燃燒的汽油量，實(shí)現(xiàn)控制釋放化學(xué)能的功率的目的學(xué)能的功率的目的燃燒汽油，釋放化學(xué)能燃燒汽油，釋放化學(xué)能每一次能量轉(zhuǎn)化都需要每一次能量轉(zhuǎn)化都需要通過(guò)力做功才能實(shí)現(xiàn)！通過(guò)力做功才能實(shí)現(xiàn)！每種形式的能量轉(zhuǎn)化為另一種形每種形式的能量轉(zhuǎn)化為

3、另一種形式的能量都需要特定的力做功！式的能量都需要特定的力做功！長(zhǎng)點(diǎn)長(zhǎng)點(diǎn)知識(shí)知識(shí)二、體驗(yàn)汽車(chē)運(yùn)動(dòng)中的物理味二、體驗(yàn)汽車(chē)運(yùn)動(dòng)中的物理味1、受力特點(diǎn)、受力特點(diǎn)受牽引力作用受牽引力作用三、汽車(chē)起動(dòng)過(guò)程的特點(diǎn)三、汽車(chē)起動(dòng)過(guò)程的特點(diǎn)知道牽引力的施力物體是誰(shuí)嗎？知道牽引力的施力物體是誰(shuí)嗎？方向向哪里？方向向哪里？如何產(chǎn)生的？如何產(chǎn)生的？由什么因素決定嗎？由什么因素決定嗎？2、功率特點(diǎn)、功率特點(diǎn)地面地面始終與汽車(chē)的速度方向相同始終與汽車(chē)的速度方向相同汽車(chē)后輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生了相對(duì)地面汽車(chē)后輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生了相對(duì)地面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)汽車(chē)的功率就是牽引力的功率，汽車(chē)的功率就是牽引力的功率，牽引力的功率由油

4、門(mén)的大小控制，有額定功率的限制牽引力的功率由油門(mén)的大小控制，有額定功率的限制3、運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)初速度為零，加速運(yùn)動(dòng)到穩(wěn)定的速度初速度為零，加速運(yùn)動(dòng)到穩(wěn)定的速度速度穩(wěn)定是指速度不變的狀態(tài)，此時(shí)速度穩(wěn)定是指速度不變的狀態(tài)，此時(shí)a=0F=P/V，由，由P和和V共同決定共同決定完完全全的被動(dòng)力喲！完完全全的被動(dòng)力喲！形成了功率，力和運(yùn)動(dòng)速度三者相互影響、相互形成了功率，力和運(yùn)動(dòng)速度三者相互影響、相互制約的關(guān)系，出現(xiàn)復(fù)雜而有特色的運(yùn)動(dòng)過(guò)程制約的關(guān)系，出現(xiàn)復(fù)雜而有特色的運(yùn)動(dòng)過(guò)程P=F牽牽V四、各物理量之間的關(guān)系四、各物理量之間的關(guān)系1、力和加速度的關(guān)系：、力和加速度的關(guān)系：2、功率與力與速度的關(guān)系、功

5、率與力與速度的關(guān)系F合合=ma在在P、F、V三個(gè)量中，汽車(chē)起動(dòng)過(guò)程中，只有三個(gè)量中，汽車(chē)起動(dòng)過(guò)程中，只有V一一定是在變化的，因此汽車(chē)的起動(dòng)過(guò)程比較簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)形定是在變化的，因此汽車(chē)的起動(dòng)過(guò)程比較簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)形式就可以分為兩種了，哪兩種呢？式就可以分為兩種了，哪兩種呢？五、汽車(chē)的第一種加速起動(dòng)五、汽車(chē)的第一種加速起動(dòng)保持功率不變起動(dòng)過(guò)程保持功率不變起動(dòng)過(guò)程先討論簡(jiǎn)單的情形先討論簡(jiǎn)單的情形水平路面上行駛水平路面上行駛分析運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析運(yùn)動(dòng)過(guò)程起點(diǎn)分析：起點(diǎn)分析：總條件總條件P不變不變V0=0F=P/V 非常大，一定大于阻力非常大，一定大于阻力f要先畫(huà)出汽車(chē)的受力圖喲！要先畫(huà)出汽車(chē)的受力圖喲！一定做加速

6、運(yùn)動(dòng)，速度越來(lái)越大一定做加速運(yùn)動(dòng)，速度越來(lái)越大跟蹤分析跟蹤分析1、跟蹤率先變化的量、跟蹤率先變化的量速度變大速度變大牽引力變小牽引力變小加速度變小加速度變小結(jié)論結(jié)論1、起動(dòng)后先做加速度越來(lái)越小的加速運(yùn)動(dòng)、起動(dòng)后先做加速度越來(lái)越小的加速運(yùn)動(dòng)哪牽引力會(huì)怎樣呢？哪牽引力會(huì)怎樣呢？2、跟蹤越來(lái)越小的量、跟蹤越來(lái)越小的量加速度越來(lái)越小加速度越來(lái)越小加速度小到零時(shí)，速度不再變化加速度小到零時(shí)，速度不再變化牽引力也不再變化牽引力也不再變化速度不再增大，維持加速度為零的運(yùn)動(dòng)速度不再增大，維持加速度為零的運(yùn)動(dòng)此時(shí)有特別的物理關(guān)系：此時(shí)有特別的物理關(guān)系：a=0，F(xiàn)=f，V=Vm結(jié)論結(jié)論2：加速為零后，汽車(chē)在功率不

7、變的條件下將一：加速為零后，汽車(chē)在功率不變的條件下將一直做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)直做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)來(lái)個(gè)更直觀(guān)的吧！來(lái)個(gè)更直觀(guān)的吧！畫(huà)出汽車(chē)整個(gè)起動(dòng)畫(huà)出汽車(chē)整個(gè)起動(dòng)過(guò)程的速度時(shí)間圖過(guò)程的速度時(shí)間圖象象思考一下：思考一下：為什么要跟為什么要跟蹤變小的量？蹤變小的量？理解題意，形成解題思路理解題意，形成解題思路求什么？求什么？找出物理關(guān)系式找出物理關(guān)系式給了什么已知條件給了什么已知條件兩者不一致的量?jī)烧卟灰恢碌牧吭僬椅锢黻P(guān)系式再找物理關(guān)系式aF-f=mam P 額額 Vm VF f P 額額 Vm VF=P額額/V f=P額額/Vm例題例題1：質(zhì)量為：質(zhì)量為2t的農(nóng)用汽車(chē)，發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率為的農(nóng)用汽車(chē)，發(fā)動(dòng)機(jī)額定

8、功率為30kW，汽，汽車(chē)在水平路面行駛時(shí)能達(dá)到的最大時(shí)速為車(chē)在水平路面行駛時(shí)能達(dá)到的最大時(shí)速為54km/h。若汽車(chē)以。若汽車(chē)以額定功率從靜止開(kāi)始加速，當(dāng)其速度達(dá)到額定功率從靜止開(kāi)始加速，當(dāng)其速度達(dá)到v=36km/h時(shí)的瞬時(shí)的瞬時(shí)加速度是多大？時(shí)加速度是多大？六、汽車(chē)的第二種加速起動(dòng)六、汽車(chē)的第二種加速起動(dòng)保持牽引力不變起動(dòng)過(guò)程保持牽引力不變起動(dòng)過(guò)程還是討論簡(jiǎn)單的情形還是討論簡(jiǎn)單的情形水平路面上行駛水平路面上行駛分析運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析運(yùn)動(dòng)過(guò)程起點(diǎn)分析：起點(diǎn)分析：總條件總條件F不變不變V0=0P=FV P 非常小，非常小，要先畫(huà)出汽車(chē)的受力圖喲！要先畫(huà)出汽車(chē)的受力圖喲！一定做勻加速運(yùn)動(dòng)，速度越來(lái)越大，功

9、率也越來(lái)越大一定做勻加速運(yùn)動(dòng)，速度越來(lái)越大，功率也越來(lái)越大跟蹤分析跟蹤分析1、跟蹤率先變化的量、跟蹤率先變化的量速度變大速度變大功率變大功率變大結(jié)論結(jié)論1、起動(dòng)后先做加速度不變的加速運(yùn)動(dòng)、起動(dòng)后先做加速度不變的加速運(yùn)動(dòng)哪功率會(huì)怎樣呢？哪功率會(huì)怎樣呢？2、跟蹤越來(lái)越接近限制的量、跟蹤越來(lái)越接近限制的量功率越來(lái)越大功率越來(lái)越大功率達(dá)到額定功率時(shí)，功率不能再增大功率達(dá)到額定功率時(shí)，功率不能再增大此時(shí)牽引力還大于阻此時(shí)牽引力還大于阻力，汽車(chē)還要加速力，汽車(chē)還要加速此后，由于功率只能保持額定功率不變，速度增大過(guò)程中，牽引力此后，由于功率只能保持額定功率不變，速度增大過(guò)程中，牽引力必減小將重復(fù)功率不變的運(yùn)

10、動(dòng)過(guò)程，即做速度增大，加速減小的運(yùn)必減小將重復(fù)功率不變的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，即做速度增大，加速減小的運(yùn)動(dòng)，直至加速度減為零后做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。動(dòng)，直至加速度減為零后做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。畫(huà)出汽車(chē)整個(gè)起動(dòng)過(guò)畫(huà)出汽車(chē)整個(gè)起動(dòng)過(guò)程的速度時(shí)間圖象程的速度時(shí)間圖象速度增大速度增大,功率又不能再增大功率又不能再增大,故牽引力必故牽引力必須減小須減小,加速度減小加速度減小,勻加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程結(jié)束勻加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程結(jié)束此時(shí)此時(shí),有特別的關(guān)系：有特別的關(guān)系：P=P額額 F=f+ma V=P額額/F=P額額/（f+ma）結(jié)論：恒力起動(dòng)過(guò)程的運(yùn)動(dòng)分為三段不同的結(jié)論：恒力起動(dòng)過(guò)程的運(yùn)動(dòng)分為三段不同的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，第一段勻加速運(yùn)動(dòng)，功率隨速度運(yùn)動(dòng)過(guò)

11、程，第一段勻加速運(yùn)動(dòng)，功率隨速度增大而增大，直至達(dá)到額定功率；第二段功增大而增大，直至達(dá)到額定功率；第二段功率不變，速度增大，加速度減小的運(yùn)動(dòng)，直率不變，速度增大，加速度減小的運(yùn)動(dòng)，直至加速度減小到零。第三段在額定功率下勻至加速度減小到零。第三段在額定功率下勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)的速度即汽車(chē)能達(dá)到的最大速速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)的速度即汽車(chē)能達(dá)到的最大速度。度。思考一下：為什么要跟蹤接近限制的量？思考一下：為什么要跟蹤接近限制的量？例例2：額定功率為：額定功率為80kW的汽車(chē)，在水平長(zhǎng)直公路上行的汽車(chē)，在水平長(zhǎng)直公路上行駛時(shí)最大速度可達(dá)駛時(shí)最大速度可達(dá)20m/s,汽車(chē)質(zhì)量為汽車(chē)質(zhì)量為2103kg 。如果。如果汽車(chē)

12、從靜止開(kāi)始做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，加速度可達(dá)汽車(chē)從靜止開(kāi)始做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，加速度可達(dá)2m/s2 。設(shè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中阻力大小不變，試求：。設(shè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中阻力大小不變，試求：（1）汽車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力）汽車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力f；（2）汽車(chē)勻加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程可持續(xù)的時(shí)間）汽車(chē)勻加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程可持續(xù)的時(shí)間t；（3）汽車(chē)啟動(dòng)后，發(fā)電機(jī)在第三秒末的即時(shí)功率）汽車(chē)啟動(dòng)后，發(fā)電機(jī)在第三秒末的即時(shí)功率P3；（4）汽車(chē)在做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)所做的）汽車(chē)在做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功功W理解題意，形成解題思路理解題意，形成解題思路求什么？求什么？找出物理找出物理關(guān)系式關(guān)系式給了什么給了什么已知條件已知條件兩者不一兩者

13、不一致的量致的量再找物理再找物理關(guān)系式關(guān)系式 ff=P額額/vmm P 額額 Vm a條件夠條件夠了喲！了喲！ tt=V/aV m P 額額 Vm V=P額額/F F=f+maP3WP3=FV3F V3m t P 額額 Vm aV3=atF=f+ma+f+tW=FsF Sm t P 額額 Vm aS=at2/2F=f+ma練習(xí)練習(xí)1.下列關(guān)于汽車(chē)運(yùn)動(dòng)的論述，不正確的是下列關(guān)于汽車(chē)運(yùn)動(dòng)的論述，不正確的是( )A.汽車(chē)以額定功率啟動(dòng)后做變加速運(yùn)動(dòng)，速度、加速度均逐汽車(chē)以額定功率啟動(dòng)后做變加速運(yùn)動(dòng)，速度、加速度均逐漸增大漸增大B.汽車(chē)以額定功率啟動(dòng)后做變加速運(yùn)動(dòng)，速度逐漸增大；加汽車(chē)以額定功率啟動(dòng)后

14、做變加速運(yùn)動(dòng)，速度逐漸增大；加速度逐漸減小，加速度為速度逐漸減小，加速度為0時(shí)，速度最大時(shí)，速度最大C.汽車(chē)勻速行駛時(shí)最大允許速度受發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率限制，要汽車(chē)勻速行駛時(shí)最大允許速度受發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率限制，要提高最大允許速度，必須增大發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率提高最大允許速度，必須增大發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率D.汽車(chē)在水平路面上以額定功率汽車(chē)在水平路面上以額定功率P行駛，則當(dāng)牽引力行駛，則當(dāng)牽引力F與阻力與阻力f平衡時(shí)，汽車(chē)的最大速度平衡時(shí)，汽車(chē)的最大速度vm=P/fA練習(xí)練習(xí)2. 列車(chē)在恒定功率機(jī)車(chē)的牽引下，從車(chē)站列車(chē)在恒定功率機(jī)車(chē)的牽引下，從車(chē)站出發(fā)行駛出發(fā)行駛5分鐘，速度達(dá)到分鐘，速度達(dá)到20m/s，那么在這

15、，那么在這段時(shí)間內(nèi)，列車(chē)行駛的路程（段時(shí)間內(nèi)，列車(chē)行駛的路程（ ） A.一定小于一定小于3km B.一定等于一定等于3km C.一定大于一定大于3km D.不能確定不能確定解：畫(huà)出運(yùn)動(dòng)的解：畫(huà)出運(yùn)動(dòng)的v-t圖象如圖示，圖象如圖示，20m/s5mintv0若為勻變速運(yùn)動(dòng)，則圖象如圖若為勻變速運(yùn)動(dòng)，則圖象如圖示，示， 位移為位移為3km，故選，故選C C 練習(xí)練習(xí)3按額定功率行駛的汽車(chē)，所受地面的阻力保按額定功率行駛的汽車(chē)，所受地面的阻力保持不變，則（持不變，則（ ）A汽車(chē)加速行駛時(shí)，牽引力不變，速度增大汽車(chē)加速行駛時(shí)，牽引力不變，速度增大B汽車(chē)可以做勻加速運(yùn)動(dòng)汽車(chē)可以做勻加速運(yùn)動(dòng)C汽車(chē)加速行駛時(shí)

16、，加速度逐漸減小，速度逐漸汽車(chē)加速行駛時(shí)，加速度逐漸減小，速度逐漸 增大增大D汽車(chē)達(dá)到最大速度時(shí)，所受合力為零汽車(chē)達(dá)到最大速度時(shí)，所受合力為零CD練習(xí)練習(xí)4.質(zhì)量為質(zhì)量為m = 4000kg的卡車(chē)，額定輸出功率為的卡車(chē)，額定輸出功率為P=60 kW。當(dāng)它從靜止出發(fā)沿坡路前進(jìn)時(shí)，每行駛。當(dāng)它從靜止出發(fā)沿坡路前進(jìn)時(shí)，每行駛100 m，升高，升高5m，所受阻力大小為車(chē)重的，所受阻力大小為車(chē)重的0.1倍，取倍，取g=10 m/s2 . 試求：試求： (1)卡車(chē)能否保持牽引力為卡車(chē)能否保持牽引力為8000 N不變?cè)谄侣飞闲旭?？不變?cè)谄侣飞闲旭偅?2)卡車(chē)在坡路上行駛時(shí)能達(dá)到的最大速度為多大？這卡車(chē)在坡路

17、上行駛時(shí)能達(dá)到的最大速度為多大？這 時(shí)牽引力為多大？時(shí)牽引力為多大？(3)如果卡車(chē)用如果卡車(chē)用4000 N牽引力以牽引力以12m/s的初速度上坡，的初速度上坡，到達(dá)坡頂時(shí)，速度為到達(dá)坡頂時(shí)，速度為4 m/s,那么卡車(chē)在這一段路程中那么卡車(chē)在這一段路程中的最大功率為多少？平均功率是多少的最大功率為多少？平均功率是多少?分析分析:汽車(chē)能否保持牽引力為汽車(chē)能否保持牽引力為8000 N上坡要考慮兩點(diǎn)：第一，牽引上坡要考慮兩點(diǎn)：第一，牽引力是否大于阻力？第二，汽車(chē)若一直加速，其功率是否將超過(guò)額力是否大于阻力？第二，汽車(chē)若一直加速，其功率是否將超過(guò)額定功率，依定功率，依P=Fv解。本題考查了汽車(chē)牽引力恒定

18、時(shí)功率的計(jì)算。解。本題考查了汽車(chē)牽引力恒定時(shí)功率的計(jì)算。不少同學(xué)在得到不少同學(xué)在得到F f + mgsin后，立即做出結(jié)論：汽車(chē)可以保后，立即做出結(jié)論：汽車(chē)可以保持牽引力持牽引力8000 N不變上坡；而沒(méi)有考慮到汽車(chē)由于加速，速度不不變上坡；而沒(méi)有考慮到汽車(chē)由于加速，速度不斷增大，其功率不斷增大，如果坡路足夠長(zhǎng)，這種運(yùn)動(dòng)方式是不斷增大，其功率不斷增大，如果坡路足夠長(zhǎng)，這種運(yùn)動(dòng)方式是不允許的。允許的。解：分析汽車(chē)上坡過(guò)程中受力情況如圖所示：牽引力解：分析汽車(chē)上坡過(guò)程中受力情況如圖所示：牽引力F,重力重力 mg4104N，fkmg4103 N，支持力，支持力N，依題意，依題意 sin5/100。（1）汽車(chē)上坡時(shí)，若）汽車(chē)上坡時(shí)，若F8000N,而而fmgsin410341041/206103 N,即即F f +mgsin,汽車(chē)將加速上坡，速度不斷增大，汽車(chē)將加速上坡，速度不斷增大，其輸出功率其輸出功率P=Fv也不斷增大，長(zhǎng)時(shí)間后，將也不斷增大，長(zhǎng)時(shí)間后，將超出其額定輸出功率，所以，汽車(chē)不能保持牽引力超出其額定輸出功率，所以，汽車(chē)不能保持牽引力為為8000N不變上坡。不變上坡。(2)汽車(chē)上坡時(shí)，速度越來(lái)越大，必須不斷減小牽引力以汽車(chē)上坡時(shí)，速度越來(lái)越大，必須不斷減小牽引