教科版物理必修2 第四章 第2節(jié)功率 3 機車以恒定的加速度啟動動力學分析（講義）

1、.高中物理機車以恒定的加速度啟動動力學分析一、考點打破：知識點考綱要求說明機車以恒定的加速度啟動動力學分析1. 可以運用機車啟動的特點解決機車的啟動問題；2. 會自己動手推導、討論、分析機車問題本知識點難度較大，綜合性較強，過程較多，其中涉及到高一階段除曲線運動外的幾乎所有內(nèi)容，如受力分析，牛頓第二定律，運動學公式及功率公式，勻變速運動和非勻變速運動，是與高考接軌的一個考點二、重難點提示：重點：1. 理解解決機車啟動問題的兩個核心公式。 2. 理解機車兩種啟動方式中各段的運動性質(zhì)。難點：1. 對兩種啟動方式的v-t圖象進展分析。 2. 學會將牛頓第二定律及功率方程融入機車問題。機車以恒定加速度

2、啟動1. 模型綜述物體在牽引力受功率和速度制約作用下，從靜止開場抑制一定的阻力，加速度不發(fā)生變化，但受額定功率的限制，到達P額后加速度減小，速度增大，最終加速度等于零，速度到達最大值。【要點詮釋】1受力情況：如下圖，2功率特征：先增大到額定功率后以額定功率行駛。3機車的功率為牽引力的功率，而非合外力的功率。2. 模型特征1動態(tài)過程：2這一過程的速度時間圖象如下圖：【重要提示】注意區(qū)分勻加速完畢時的速度和機車行駛的最大速度。【核心歸納】1. 無論哪種啟動方式，機車最終的最大速度都應滿足：vm，且以這個速度做勻速直線運動。2. 在用公式PFv計算機車的功率時，F(xiàn)是指機車的牽引力而不是機車所受到的合

3、力。3. 恒定功率下的加速一定不是勻加速，這種加速過程發(fā)動機做的功可用WPt計算，不能用WFl計算因為F是變力。4. 以恒定牽引力加速時的功率一定不恒定，這種加速過程發(fā)動機做的功常用WFl計算，不能用WPt計算因為功率P是變化的。例題1 質(zhì)量為m的汽車在平直路面上啟動，啟動過程的速度圖象如下圖，從t1時刻起汽車的功率保持不變，整個運動過程中汽車所受阻力恒為Ff，那么 A. 0t1時間內(nèi)，汽車的牽引力等于m B. t1t2時間內(nèi)，汽車的功率等于 v1C. 汽車運動過程中最大速度v v1D. t1t2時間內(nèi)，汽車的平均速度小于思路分析：在0t1時間內(nèi)，汽車勻加速運動時的加速度為，牽引力，故A錯誤；

4、在t1-t2時間內(nèi)，汽車的功率，故B正確；汽車的最大功率為：，到達最大速度時有，聯(lián)立可得最大速度，故C正確； 在tl-t2時間內(nèi)，汽車做變加速運動，該過程圖線與時間軸圍成的面積，大于勻變速過程的面積，即變加速的位移等于勻加速的位移，所以汽車的平均速度大于，故D錯誤。答案：BC例題2 四川高考圖示為修建高層建筑常用的塔式起重機。在起重機將質(zhì)量m=5103 kg的重物豎直吊起的過程中，重物由靜止開場向上做勻加速直線運動，加速度a=0.2 m/s2，當起重機輸出功率到達其允許的最大值時，保持該功率直到重物做vm=1.02 m/s的勻速運動。取g=10 m/s2,不計額外功。求：1起重機允許輸出的最大

5、功率。2重物做勻加速運動所經(jīng)歷的時間和起重機在第2秒末的輸出功率。思路分析：1設起重機允許輸出的最大功率為P0，重物到達最大速度時，拉力F0等于重力。代入數(shù)據(jù)，有；2勻加速運動完畢時，起重機到達允許輸出的最大功率，設此時重物受到的拉力為F，速度為v1，勻加速運動經(jīng)歷時間為t1,有：代入數(shù)據(jù)，得：t1=5 s 當t=2 s時，重物處于勻加速運動階段，設此時速度為v2，輸出功率為P，那么代入數(shù)據(jù)，得:P=2.04104W。答案：1 2 P=2.04104W【知識脈絡】總分值訓練：一輛汽車在程度路面上勻速直線行駛，阻力恒定為Ff，t1時刻駛?cè)胍蛔枇榈穆范卫^續(xù)行駛，t2時刻駛出這段路，阻力恢復為Ff，行駛中汽車功率恒定，那么汽車的速度v及牽引力F隨時間t的變化圖象可能是思路分析：0t1時間內(nèi)，汽車做勻速運動，F(xiàn)Ff，t1t2時間內(nèi)PFv，隨著v的增大，F(xiàn)減小，汽車做加速