机车的两种起动方式学案
《机车的两种起动方式》学案
问题1 P=Fv 中各字母的含义?
问题2 设汽车质量为m ,阻力大小恒为f ,牵引力大小为F,对汽车受力分析,并求出加速度?
·
一、恒定功率起动
问题３ 汽车在水平路面上以恒定功率P 额＝６×104
w 从静止开始运动, 阻力 f =2000N, 汽
车质量m=104
kg, ,完成下列表格的内容。
１．定量研究
讨论：从以上表格数据你能得到哪些规律?
2．理论推导
3．图象分析
4．巩固应用
问题4 a =0.3 m ·s -2 时,速度为多大?v=40m ·s -1
时,汽车的加速度为多大?
t s O v /( m ·s -1)
二、恒定加速度起动
问题5 汽车在水平路面上额定功率P 额＝６×104
w, f =2000N, m=104
kg,从静止开始以恒定加速度a=1 m ·s -2运动,完成下列表格的内容。
１．定量研究
讨论：从以上表格数据你能得到哪些规律?
2．理论推导
3．图象分析
4．巩固应用
问题6 汽车以恒定的加速度运动,这一过程能维持多长时间?
t s O
v /( m ·s -1
)。
3.2功率导学案
3.2机车的两种启动方式探究一 以恒定功率启动⑴.汽车在水平路面上以恒定功率（额P ）启动：设P=12W f=2N m=2kg既然是汽车启动，汽车速度应该从 开始增大，在下表中再设定几个汽车的速度数根据表格中数据分析，思考： （1） 汽车以恒定功率额P 启动，牵引力功率始终汽车的速度不断增大时牵引力汽车速度不断减小时加速度当牵引力娇笑道跟摩擦力相等时加速度为 即汽车不再加速，此时速度达到（5） 额P =Fv =m ax fv ,m ax v =FP 额,即汽车速度的最大值由 和 共同决定 （6） 汽车在运动过程中的加速度变化时：汽车先做加速度 的便加速运动，后做匀速直线运动。
（7） 理论推导及其图像探究二 以恒定加速度启动⑵.汽车在水平路面上以恒定加速度启动 设额P =12W f=2N m=2kg a=22/s m 根据表格中数据分析，思考：(1)汽车以恒定加速度a 启动，牵引力始终 汽车的速度 牵引力功率随之（2）汽车的功率达到额P 时，汽车的速度达到恒定加速度阶段的 ，但不是整个运加速过程的最大速度（思考为什么?）(3)汽车牵引力功率将保持额定功率不变进入额定功率加速阶段：a 当汽车加速过程中牵引力功率达到额定功率额P 时。
牵引力功率 ，将保持额定功率 ,b 汽车速度不断增大时牵引力c 汽车速度不断增大时加速度d 当牵引力减小到跟摩擦力阻力相等时加速度 ，最后将做 运动（4）理论推导及其图像课后检测1.汽车以额定功率从静止开始行驶时，一定是 ( )A.速度变大，加速度也变大B.速度变小，加速度也变小C.速度变大，而加速度变小D.速度最大时，牵引力一定也最大2.一台起重机以F 1=2.1×103N 的牵引力，将质量为m =200Kg 的货物从静止起匀加速竖直向上提升,经过一段时间,速度达到2m/s.如果该起重机的额定功率是W 3105 .(g 取10m/s 2)，求：⑴.在此过程中起重机的平均功率⑵.在此过程中起重机的最大瞬时功率⑶.若要此货物匀速上升，则上升的速度是多大？3.汽车发动机的额定功率为60kW，汽车质量为5t，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.1倍，g取10m/s2，问：⑴.汽车保持额定功率从静止起动后能达到的最大速度是多少？⑵.若汽车保持0.5m/s2，的加速度作匀加速运动，这一过程能持续多长时间？⑶.汽车保持额定功率运动，若速度为4m/s，则汽车的加速度为多少？思考：若汽车在倾角为300的斜面上行驶，情况又如何？我的收获：。
机车启动导学案
朔州市第二中学2012——2013年第二学期导学案朔州市第二中学2012——2013年第二学期导学案科目：物理主编：李庚马瑞杰编审：李耀平包科领导：姜校长科目：物理主编：李庚马瑞杰编审：李耀平包科领导：姜校长7.3功率学习目标：1、能应用P=Fv分析气车功率一定时，牵引力与速度的关系2、知道机车启动时的两种方式学习重点：分析机车启动的两种方式学习难点：分析机车启动的两种方式预习导学：1、机车以恒定功率起动情况：P一定，速度v变大，加速度a变小，当a=0时，v不变，机车匀速运动，这时牵引力F=f阻，而v m=P额/f阻。
这个动态过程简图如下：在恒定功率启动过程中，汽车的运动具有以下特点：（起动过程的V-t图如图1所示）（1）汽车在启动过程中先做加速度不断减小的加速运动，同时变小，当牵引力等于时，汽车开始以最大速度做运动。
（2）汽车启动过程中的功率始终等于汽车的（3）汽车的牵引力F和阻力f始终满足牛顿第二定律（4）汽车的牵引力F和瞬时速度v始终满足P=（5）在启动过程结束时，因为牵引力和阻力平衡，此时有2、机车以恒定加速度a起动情况：a一定时，F也一定，P随v增大而增大，当P达到额定功率P额后，F、a不能维持不变，开始减小，但速度还要增大，直到a=0，v达到最大v m=P额/f. 这个动态过程简图如下：这一过程启动具有以下特点：（起动过程的v-t图如图2所示。
）（1）汽车启动过程中经历了两个阶段：一是，二是，最终。
（2）汽车在匀加速运动阶段，汽车的瞬时速度v= ,匀加速所能维持的时间t= . （3）汽车在匀加速运动阶段，汽车的瞬时功率P= 。
（4）汽车在匀加速运动阶段结束时，瞬时功率等于额定功率，即P= =（5）汽车在进入变加速阶段功率恒为，进入匀速直线运动时牵引力和阻力平衡，P= = 。
当堂检测：1、汽车发动机的额定功率为P=60KW，汽车质量m=5.0×103kg，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重0.1倍，试问：①汽车保持额定功率从静止起动后能达到的最大速度是多少？②汽车从静止开始，保持以a=0.5m/s2的加速度作匀加速直线运动，这一过程维持多长时间？2、汽车由静止起动即以加速度a作匀加速运动，则汽车达到额定功率时，汽车的速度：A．同时达到最大值；B．还没有达到最大值；C．在没有达到额定功率前达到最大值；D．此后保持不变。
机车启动的两种理想化方式 导学案
机车启动的两种理想化方式 导学案姓名教学目标1、理解机车的两种启动过程及其特点。
2、会自己动手推导，讨论，分析机车问题。
3、学会用机车启动的关键条件解题。
一、以恒定的功率启动创设情境： 质量为m=5×103kg 的汽车在水平路面上行驶，阻力是车重的0.1倍，让汽车保持额定功率P 0=60kw 由静止开始启动，请回答以下问题：（1）分析汽车启动过程中的速度、牵引力、加速度、发动机的功率的变化请况（2）当汽车的速度为v 1=4m/s 时的加速度a 1是多大?（3）当汽车的加速度为a 2=1m/s 2时汽车的速度v 2是多大?（4）求汽车所能达到的最大速度v m =?1、受力分析2、启动过程分析(阻力恒定不变)3、图象描述4、解答:二、以恒定的加速度启动创设情境：一辆重5t 、额定功率为80KW 的车以a=1m/s 2的加速度由静止开始做匀加速直线运动，车受到的阻力为车重的0.06倍，g 取10m/s 2(1)分析汽车启动过程中的速度、牵引力、加速度、发动机的功率的变化请况(2)车做匀加速直线运动能维持多长时间？(3)车加速过程中第10s 末的瞬时功率是多少？(4)车速的最大值是多少？1、受力分析o t v o t Fo t a o t P2、启动过程分析(阻力恒定不变)3、图象描述4、解答:课堂练习：1列车在恒定功率机车的牵引下，从车站出发行驶5分钟，速度达到20m/s ，那么在这段时间内，列车行驶的路 （ ）A.一定小于3kmB.一定等于3kmC.一定大于3kmD.不能确定2、质量为m 的汽车由静止开始以恒定的功率P 爬坡（足够长），斜坡的倾斜角为θ，汽车受到的摩擦阻力恒定为f ，求汽车所能达到的最大速度v m =?作业：一汽车额定功率为P 额=100 kW ，质量为m=10×103 kg ，设阻力恒为车重的0.1倍，取g=10 m/s 2.(1)若汽车以额定功率启动，求所达到的最大速度v m ；(2)若汽车以a=0.5 m/s 2的加速度启动，求其匀加速运动的最长时间.o t v o t F o t a o t P。
高二物理人教版必修27.3机车的两种启动方式教案
机车的两种启动方式重/难点重点：机车的两种启动方式。
难点：为分析机车的启动问题建立的两种模型。
重/难点分析重点分析：交通工具的启动问题通常说的机车的功率或发动机的功率实际是指其牵引力的功率。
①以恒定功率P启动:机车的运动过程是先作加速度减小的加速运动，后以最大速度作匀速直线运动。
②以恒定牵引力F启动:机车先作匀加速运动，当功率增大到额定功率时速度为，而后开始作加速度减小的加速运动，最后以最大速度作匀速直线运动。
难点分析：机车的启动一般可以建立两种模型，匀加速启动和恒定功率启动。
匀加速启动时牵引力不变，发动机功率随时间t均匀增大。
当功率增大到等于额定功率后，功率不再增大，牵引力随速度的增大而减小。
当牵引力减小到等于阻力后，汽车以最大速度做匀速直线运动。
恒定功率启动时，牵引力随速度的增大而减小，加速度随速度的增大而减小。
当牵引力减小到等于阻力后，汽车以最大速度做匀速直线运动。
突破策略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，机车以v m做匀速直线运动。
2、这一过程，F、v、a的变化也可表示为：3、用v－t图，这一过程可表示为下图：最大速度之前是一段曲线。
4（1）汽车在启动过程中先做加速度不断减小的（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=Fv。
（5）在启动过程结束时，因为牵引力和阻力平衡，此时有P额=Fv m=fv 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。
物理机车启动教案初中
教案：初中物理——机车启动一、教学目标1. 让学生理解机车启动的基本原理，掌握机车启动的两种主要方式：匀加速直线运动和匀速直线运动。
2. 培养学生运用物理学知识解决实际问题的能力，提高学生对机车启动过程中动力、速度、位移等物理量的认识。
3. 培养学生合作学习、积极探究的科学精神，激发学生对物理学的兴趣。
二、教学内容1. 机车启动的基本原理2. 匀加速直线运动和匀速直线运动的特点及应用3. 机车启动过程中的动力、速度、位移等物理量的计算三、教学重点与难点1. 教学重点：机车启动的基本原理，匀加速直线运动和匀速直线运动的特点及应用。
2. 教学难点：机车启动过程中的动力、速度、位移等物理量的计算。
四、教学方法1. 采用问题驱动法，引导学生主动探究机车启动的原理和特点。
2. 利用多媒体课件，形象直观地展示机车启动过程，增强学生的感知。
3. 采用分组讨论法，培养学生的合作意识和团队精神。
4. 运用实例分析法，让学生学会将理论知识应用于实际问题。
五、教学步骤1. 导入新课：以日常生活中常见的机车启动现象为例，引导学生思考机车启动的原理和方式。
2. 讲解机车启动的基本原理：解释机车启动过程中涉及的动力、速度、位移等物理量，阐述匀加速直线运动和匀速直线运动的特点。
3. 分析实例：让学生分组讨论实际生活中的机车启动现象，分析其符合的启动方式。
4. 运用多媒体课件展示机车启动过程：通过动态演示，让学生更直观地理解匀加速直线运动和匀速直线运动的特点。
5. 计算练习：布置一些关于机车启动的计算题，让学生运用所学知识解决问题。
6. 总结与拓展：对本节课的内容进行总结，提出一些拓展性问题，激发学生的探究欲望。
六、课后作业1. 复习本节课所学内容，整理笔记。
2. 完成课后练习题，巩固所学知识。
3. 收集生活中的机车启动实例，分析其启动方式，准备下一节课分享。
通过本节课的学习，使学生掌握机车启动的基本原理和两种主要方式，提高学生运用物理学知识解决实际问题的能力，培养学生合作学习、积极探究的科学精神。
机车启动问题教案
机车启动问题教案第一篇：机车启动问题教案[教材分析] 机车启动问题本节是功率这节的补充内容，难度较大，综合性较强，其中涉及到高一阶段除曲线运动外的几乎所有内容，如受力分析，牛顿第二定律，运动学公式及功率公式，是与高考接轨的一个考点。
[学情分析]由于本节内容的难度较大，首要的一条就是学生对前面知识点的复习问题，对牛顿第二定律而言，F=ma中的F是指合力；怎样用v-t 图去描述物体的运动等；第二，学生应自己动手推导从而得出结论，切忌死记结论；第三，这节最终的问题要落实在做题上，学生通过习题去了解过程并且掌握解题关键条件，从而对整个问题有一个系统的认识。
[教学目标](i)知识目标1．理解机车的两种启动过程及其特点。
2．学会用机车启动的关键条件解题。
(ii)能力目标1．能够运用两种启动的特点解机车的启动问题。
2．学生会自己动手推导，讨论，分析机车问题。
3．培养学生逻辑思维能力。
(iii)情感目标1．通过这节课的学习激发学生的学习兴趣。
2．让学生发现并体会物理学中的逻辑性。
3．通过自己的推理去感受物理学习中的乐趣。
[教学重点]1．理解解决机车启动问题的两个核心公式。
2．理解机车两种启动方式中各段的运动性质。
[教学难点]1．学会分析机车启动问题中的解题关键及突破点。
2．对两种启动方式的v-t图分析。
3．学会将牛顿第二定律及功率方程融入机车问题。
[教学方法]利用多媒体引导分析教学[教学过程]设计思想：力求体现新课标倡导的“教师主导、学生主体”的思想。
以学生的活动逐步推进教学。
本设计还力求突出课堂的有效性，引导学生进行探究，参与问题讨论，让更多的学生能融入课堂，思维和能力都能得到发展。
[教学过程]板书设计一．复习二.两种启动方式三.小结1．实际功率：发动机牵引力的功率1．以恒定功率启动2．匀加速启动：额定功率：定值分析：分析:关系：P实≤P额2． P=FV图象：图象：P-实际功率F-牵引力例1.解：例2.解：V-瞬时速度3． a=(F-f)/m学生学习单一．预备知识1．两个概念复习2．P实, F牵，V的关系实际功率：额定功率：3． F合，a,m的关系二者的大小关系：二．两种启动方式（两个基本假定：）1．以恒定功率启动2．匀加速启动分析：分析：图象：图象：例1：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/s2）,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大小为多少?(2)当汽车加速度为2m/s2时的速度为多大？例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5000N,若汽车从静止开始保持以0.5m/s2 加速度匀加速启动,求这一过程能维持多长时间?三．小结1．两种启动方式 2．解决问题核心公式3．关键条件第二篇：机车启动问题练习汽车启动问题习题1、汽车以恒定功率P由静止出发，沿平直路面行驶，最大速度为v，则下列判断正确的是A.汽车先做匀加速运动，最后做匀速运动B.汽车先做加速度越来越大的加速运动，最后做匀速运动C.汽车先做加速度越来越小的加速运动，最后做匀速运动D.汽车先做加速运动，再做减速运动，最后做匀速运动2、汽车在水平公路上行驶，车受的阻力为车重的0.01倍，当速度为4 m/s2时，加速度为0.4 m/s.若保持此时的功率不变继续行驶，汽车能达到的最大速2度是________m/s.（g取10 m/s）3、汽车发动机额定功率为60 kW，汽车质量为5.0×10kg，汽车在水平路面行驶时，受到的阻力大小是车重的0.1倍，试求：（1）汽车保持额定功率从静止出发后能达到的最大速度是多少？2（2）若汽车从静止开始，以0.5 m/s的加速度匀加速运动，则这一加速度能维持多长时间？4、电动机通过一绳子吊起质量为8 kg的物体，绳的拉力不能超过120 N，电动机的功率不能超过1200 W，要将此物体由静止起用最快的方式吊高90 m（已知此物体在被吊高接近90 m时，已开始以最大速度匀速上升）所需时间为多少？55、质量为5.00×10 kg的机车，以恒定的加速度从静止出发，经5 min行驶2.25 km，速度达到最大值54 km/h,则机车的功率为_____W.6、铁路提速，要解决许多技术问题.通常，列车阻力与速度平方成正比，即2f=kv.列车要跑得快，必须用大功率机车来牵引.试计算列车分别以120 km/h和40 km/h的速度匀速行驶时，机车功率大小的比值.（提示：物理中重要公式有F=ma,W=Fs′,P=Fv,s=v0t+at）1227、额定功率为80 kW的汽车，在平直的公路上行驶的最大速度为20 m/s.3已知汽车的质量为2×10 kg，若汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度的2大小为2 m/s.假定汽车在整个运动过程中阻力不变.求：（1）汽车受到的阻力Ff；（2）汽车在3 s末的瞬时功率；38、质量为m=4×10 kg的汽车发动3机的额定功率P0=40×10 W，汽车从静2止开始，以a=0.5 m/s的加速度做匀加3速直线运动，所受阻力恒为Ff=2×10N，求：（1）汽车匀加速运动所用的时间t；（2）汽车可达的最大速度vm；（3）汽车速度为2vm/3时的加速度a′9、汽车质量为5 t，其发动机额定功率为37.5 kW，汽车在水平道路上从静止开始起动，开始一段时间内，以加速度21.0 m/s做匀加速运动，最后匀速运动的速度为15 m/s.求：（1）汽车做匀加速运动的时间.（2）汽车匀速运动后关闭发动机，还能滑多远？第三篇：高中物理机车启动问题机车启动问题一、机车启动的两类问题分析：（1）机车以恒定功率启动时，由P=Fυ（P为机车输出功率，F为机车牵引力，υ为机车前进速度）机车速度不断增加则牵引力不断减小，当牵引力F=f时，速度不再增大达到最大值υmax，则υmax=P/f。
功率导学案2
功率（二） ----机车的两种起动过程【学习目标】1．正确理解公式P＝Fv的意义，并能用来解释应该现象和进行计算。
2．能够分析机车的两种起动过程 。
【合作探究】1．以恒定功率启动 机车以恒定的功率启动后，若运动的过程中所受阻力f不变，由牵引力F＝ 知，F随v增大而减小．根据牛顿第二定律a＝可知,当速度v增大时，加速度a减小，机车做加速度减小的加速运动；直至F＝f时，a减小至零，此后机车的速度达到最大值而做匀速运动，做匀速直线运动的速度是vm＝ ．下面是这个动态过程的简单方框图．这一过程的P-t图象和v－t图象分别如图所示.【例1】一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的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．当牵引力等于阻力时，速度达到最大值【例2】汽车发动机的额定功率为60KW，汽车的质量为5000kg，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.1倍，求：汽车保持额定功率，从静止启动后能达到的最大速度是多少？2．以恒定的加速度启动由公式a＝知，当加速度a不变时，发动机的牵引力F恒定；再由P＝F·v知，F一定时，发动机的实际输出功率P随v的增大而增大，当P增大到额定功率以后不再增大；此后，发动机保持额定功率不变，v继续增大，牵引力F减小，直至F＝f时，a＝0，车速达到最大值vm＝，此后机车做匀速运动． 在P增至P额之前，机车做匀加速运动，其持续时间为：t0＝ 这个v0必定小于v m，它是机车的功率增至P额时的瞬时速度．计算时，先由F－f＝ma求出F；再求出v0＝ ；最后根据v0＝at0求出t0．在P增至P额之后，机车做加速度减小的加速运动，直至达到vm．下面是这个动态过程的简单方框图．这一过程的P－t图象和v－t图象分别如图所示． 注意：P＝F·v中的F仅是机车的牵引力，而非车辆所受到的合力，这一点在计算时极易出错．【例3】汽车发动机的额定功率为60KW，汽车的质量为5000kg，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.1倍，求：汽车从静止开始，保持0.5m/s2的加速度做匀加速直线运动，这一过程能维持多长时间？。
_机车起动问题分析(学案).doc
各个量（牵引功率、牵引力、加速度、速度）的变化情况如下:I 所以V 还要咨足但应已竺^李大，保擀可机车启动问题分析学案机车启动分两类：（1） 以恒定功率启动；（2） 以恒定牵引力启动。
其解题关键在于逐步分析队。
、F 、P 间关系，并把握由启动到匀速的临界条件伫广，即汽车达到最 大速度的条件.该类问题的思维流程为：1、以恒定功率启动的运动过程是：变加速（风）（。
=0）匀速。
殂些刎_S 、上史箜但醒L _________________________I ▲ P . F - f > I[T => F = — a = -------------- - 当。
=0时 II v m|I <-机车做变加速直线运动T ||即F =.徊2达到最大％ n 保持可匀速运动1所以汽车达到最大速度时。
=0, F=f, P=Fv m =f\^m 。
例1、汽车发动机额定功率为60kW,汽车质量为5.0x103kg,汽车在水平路面行驶时，受到的阻力大小 是车重的0.1倍，试求：（1） 汽车保持额定功率从静止出发后能达到的最大速度是多少？（2） 汽车保持额定功率从静止出发后，当速度为4 m/s 时的加速度？2、以恒定牵引力匀加速启动的运动过程是：匀加速n 当功率增大到额定功率后，变加速（就）n （〃=0）匀速。
I I | 〔此后保持匀速运动 !a = 5 i --------------------------------------- 」 I m I 例2、汽车发动机额定功率为60kW,汽车质量为5.0xl （）3kg,汽车在水平路面行驶时，受到的阻力大小 是车重的0.1倍，试求：（1） 若汽车从静I 上开始，以0.5 m/s 2的加速度做匀加速运动，则匀加速运动的过程能维持的最长时间t m ?（2） 汽车在折时刻的速度是多大？IF 二处] 】 ___________________I "7T 皿当。
高中物理第四章专题4功率的计算机车的两种启动方式学案教科版必修52
学 习 资 料 汇编微型专题4 功率的计算 机车的两种启动方式[学习目标] 1.进一步掌握瞬时功率和平均功率的计算方法.2.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.3.会计算机车运行的最大速度和匀加速运动的时间．一、功率的计算例1 (多选)质量为m 的物体静止在光滑水平面上，从t ＝0时刻开始受到水平力的作用．水平力F 与时间t 的关系如图1所示，力的方向保持不变，则( )图1A ．3t 0时刻，物体的速度为15F 0t 0mB ．3t 0时刻水平力F 的瞬时功率为8F 02t 0mC ．在t ＝0到3t 0这段时间内，水平力F 的平均功率为8F 02t 03mD ．在t ＝0到3t 0这段时间内，水平力F 的平均功率为25F 02t 06m答案 BC解析 0～2t 0时间内，物体加速度a 1＝F 0m ，位移x 1＝12a 1(2t 0)2＝2F 0t 02m，2t 0时刻的速度v 1＝a 1·2t 0＝2F 0t 0m ；2t 0～3t 0时间内，物体的加速度a 2＝2F 0m ，位移x 2＝v 1t 0＋12a 2t 02＝3F 0t 02m ，3t 0时刻的速度v 2＝v 1＋a 2t 0＝4F 0t 0m ，所以3t 0时刻的瞬时功率P ＝2F 0v 2＝8F 02t 0m，选项A 错误，B正确；0～3t 0时间内的平均功率P ＝W t ＝F 0x 1＋2F 0x 23t 0＝8F 02t 03m，选项C 正确，D 错误．【考点】功率的计算【题点】瞬时功率、平均功率的计算 二、机车的两种启动方式 1．P ＝Fv 三个量的制约关系：2.两种启动方式的过程分析3．机车启动问题中几个物理量的求法(1)机车的最大速度v m 的求法，机车达到匀速前进时速度最大，此时牵引力F 等于阻力f ，故v m ＝P F ＝P f.(2)匀加速启动持续时间的求法，牵引力F ＝ma ＋f ，匀加速的最后速度v m ′＝P 额ma ＋f，时间t ＝v m ′a. (3)瞬时加速度的求法，据F ＝P v求出牵引力，则加速度a ＝F －fm. 例2 汽车发动机的额定功率为60 kW ，汽车的质量为5 t ，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.1倍，g 取10 m/s 2. (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？ ②当汽车的速度为6 m/s 时加速度为多大？(2)若汽车从静止开始，保持以0.5 m/s 2的加速度做匀加速直线运动，这一过程能维持多长时间？答案 (1)①12 m/s ②1 m/s 2(2)16 s 解析 汽车运动中所受的阻力f ＝0.1mg ＝0.1×5×103×10 N＝5×103 N(1)汽车保持额定功率启动时，做加速度逐渐减小的加速运动，当加速度减小到零时，速度达到最大．①此时汽车的牵引力F 1＝f ＝5×103N则汽车的最大速度v m ＝P F 1＝6×1045×103m/s ＝12 m/s②当汽车的速度为6 m/s 时牵引力F 2＝P v ＝6×1046N ＝1×104N由牛顿第二定律得F 2－f ＝maa ＝F 2－f m ＝1×104－5×1035×103m/s 2＝1 m/s 2(2)当汽车以恒定加速度0.5 m/s 2匀加速运动时，设汽车的牵引力为F 3，由牛顿第二定律得F 3－f ＝ma ′即F 3＝f ＋ma ′＝5×103N ＋5×103×0.5 N＝7.5×103N汽车匀加速运动时，其功率逐渐增大，当功率增大到等于额定功率时，匀加速运动结束，此时汽车的速度v 1＝P F 3＝6×1047.5×103m/s ＝8 m/s则汽车匀加速运动的时间t ＝v 1a ′＝80.5s ＝16 s. 【考点】机车启动问题的分析 【题点】机车水平启动问题分析机车启动问题，要注意几个关系(以水平路面行驶为例)：(1)抓住两个核心方程：牛顿第二定律方程F －f ＝ma 联系着力和加速度，P ＝Fv 联系着力和速度．一般解题流程为：已知加速度aF －f ＝ma牵引力FP ＝Fv速度v .(2)注意两个约束条件：若功率P 一定，则牵引力F 随速度v 的变化而变化，若加速度a (即牵引力F )一定，则功率P 随速度v 的变化而变化.针对训练 一辆汽车在水平路面上由静止启动，在前5 s 内做匀加速直线运动，5 s 末汽车达到额定功率，之后保持额定功率运动，其v －t 图像如图2所示．已知汽车的质量为m ＝2×103kg ，汽车受到地面的阻力为车重的110倍，g 取10 m/s 2，则( )图2A ．汽车在前5 s 内的阻力为200 NB ．汽车在前5 s 内的牵引力为6×103N C ．汽车的额定功率为40 kW D ．汽车的最大速度为20 m/s 答案 B解析 汽车受到地面的阻力为车重的110倍，则阻力f ＝110mg ＝110×2×103×10 N＝2 000 N ，A 错误；由题图知前5 s 的加速度a ＝Δv Δt ＝2 m/s 2，由牛顿第二定律知前5 s 内的牵引力F＝f ＋ma ，得F ＝(2 000＋2×103×2) N＝6×103N ，选项B 正确；5 s 末汽车达到额定功率P额＝Fv 5＝6×103×10 W＝6×104W ＝60 kW ，最大速度v max ＝P 额f ＝6×1042 000m/s ＝30 m/s ，选项C 、D 错误．【考点】机车启动问题的分析 【题点】机车水平启动问题1．(以恒定功率启动)质量为2 t 的汽车，发动机的额定功率为30 kW ，在水平公路上能以54 km/h 的最大速度行驶，如果汽车保持额定功率不变从静止启动后，汽车速度为36 km/h 时，汽车的加速度为( ) A ．0.5 m/s 2B ．1 m/s 2C ．1.5 m/s 2D ．2 m/s 2答案 A解析 当牵引力和阻力相等时，汽车的速度最大，最大速度为v m ＝54 km/h ＝15 m/s ，由P ＝Fv m ＝fv m 可得，阻力f ＝P v m ＝30 00015N ＝2 000 N速度为v ＝36 km/h ＝10 m/s 时汽车的牵引力为：F ＝Pv＝3 000 N 由牛顿第二定律可得F －f ＝ma ， 所以a ＝F －f m ＝3 000－2 0002 000m/s 2＝0.5 m/s 2，故选A. 【考点】机车启动问题的分析 【题点】机车水平启动问题2．(功率的计算)(多选)质量为m 的物体放在水平面上，它与水平面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g .用水平力拉物体，运动一段时间后撤去此力，最终物体停止运动．物体运动的v －t 图像如图3所示．下列说法正确的是( )图3A ．水平拉力大小为F ＝m v 0t 0B ．物体在3t 0时间内位移大小为32v 0t 0C ．在0～3t 0时间内水平拉力做的功为12mv 02D ．在0～3t 0时间内物体克服摩擦力做功的平均功率为12μmgv 0答案 BD解析 速度－时间图像的斜率表示加速度，则匀加速运动的加速度大小a 1＝v 0t 0，匀减速运动的加速度大小a 2＝v 02t 0，根据牛顿第二定律得：f ＝ma 2＝mv 02t 0，则F －f ＝ma 1，解得：F ＝3mv 02t 0，故A 错误；根据图像与坐标轴围成的面积表示位移求出物体在3t 0时间内位移大小为x ＝12v 0·3t 0＝32v 0t 0，故B 正确；0～t 0时间内的位移x ′＝12v 0t 0，则0～3t 0时间内水平拉力做的功W ＝Fx ′＝3mv 02t 0·12v 0t 0＝34mv 02，故C 错误；0～3t 0时间内物体克服摩擦力做功W ＝fx ＝μmg ·32v 0t 0＝32v 0t 0μmg ，则在0～3t 0时间内物体克服摩擦力做功的平均功率为P ＝W t ＝32v 0t 0μmg3t 0＝12μmgv 0，故D 正确． 【考点】功率的计算 【题点】平均功率的计算3．(汽车启动中的图像问题)(多选)一辆轿车在平直公路上行驶，启动阶段轿车牵引力保持不变，达到额定功率后以额定功率继续行驶，经过时间t 0，其速度由零增大到最大值v 0.若轿车所受的阻力f 为恒力，关于轿车的速度v 、牵引力F 、功率P 随时间t 变化的情况，下列选项正确的是()答案 BCD解析 轿车以恒定的牵引力F 启动，由a ＝F －fm得，轿车先做匀加速运动，由P ＝Fv 知，轿车的输出功率均匀增加，当功率达到额定功率时，牵引力逐渐减小，加速度逐渐减小，轿车做加速度逐渐减小的加速运动，当F ＝f 时，速度达到最大，之后轿车做匀速运动，B 、C 、D正确，A 错误．【考点】机车启动问题的分析 【题点】机车启动图像问题4．(汽车启动中的图像问题)(多选)汽车在平直公路上以速度v 0匀速行驶，发动机功率为P ，牵引力为F 0，t 1时刻，司机减小了油门，使汽车的功率立即减小一半，并保持该功率继续行驶，到t 2时刻，汽车又恢复了匀速直线运动(设整个过程中汽车所受的阻力不变)．在下列选项中能正确反映汽车牵引力F 、汽车速度v 在这个过程中随时间t 的变化规律的是( )答案 AD解析 开始时汽车做匀速运动，则F 0＝f .由P ＝Fv 可判断，P ＝F 0v 0，v 0＝P f，当汽车功率减小一半，即P ′＝P 2时，其牵引力为F ′＝P ′v 0＝F 02＜f ，汽车开始做加速度不断减小的减速运动，F 1＝P ′v ＝P 2v ，加速度大小为a ＝f －F 1m ＝f m －P2mv ，由此可见，随着汽车速度v 减小，其加速度a 也减小，最终以v ＝v 02做匀速直线运动，故A 正确；同理，可判断出汽车的牵引力由F 1＝F 02最终增加到F 0，所以D 正确． 【考点】机车启动问题的分析 【题点】机车启动图像问题一、选择题 考点一 功率的计算1．钢球在足够深的槽中由静止开始下降，若槽中油对球的阻力正比于其速度，则球在下落的过程中阻力对球做功的功率大小随时间的变化关系最接近下列图像中的( )答案 A解析 开始阶段，球速小，阻力也小，由P ＝fv 知，功率就小．由于f ＝kv ，则P ＝kv 2，可见，阻力的功率随时间非线性增大．当重力与阻力相等时，球速不变，阻力的功率达到最大，故选项A 正确． 【考点】功率的计算 【题点】瞬时功率的计算2．一个质量为m 的木块静止在光滑水平面上，某时刻开始受到如图1所示的水平拉力的作用，下列说法正确的是( )图1A ．4t 0时刻木块的速度为3F 0t 0mB ．4t 0时刻水平拉力的瞬时功率为F 02t 0mC ．0到4t 0时间内，木块的位移大小为F 0t 02mD ．0到4t 0时间内，水平拉力做功为F 02t 022m答案 D解析 0～2t 0内的加速度a 1＝F 0m，则2t 0末的速度v 1＝a 1·2t 0＝2F 0t 0m，匀减速运动的加速度大小a 2＝F 02m ，则4t 0末的速度v 2＝v 1－a 2·2t 0＝2F 0t 0m －F 02m ·2t 0＝F 0t 0m，则4t 0时刻水平拉力的瞬时功率P ＝12F 0v 2＝F 02t 02m ，故A 、B 错误；0～2t 0内的位移x 1＝12a 1t 12＝12×F 0m ×4t 02＝2F 0t 02m ，2t 0～4t 0内的位移x 2＝v 1·2t 0－12a 2·4t 02＝3F 0t 02m ，则0～4t 0时间内的位移x ＝x 1＋x 2＝5F 0t 02m，故C错误；0到4t 0时间内，水平拉力做功W ＝F 0x 1－F 02x 2＝F 02t 022m，故D 正确．【考点】功率的计算 【题点】瞬时功率的计算3．某重型气垫船，质量为5.0×105kg ，最高时速为108 km/h ，装有额定输出功率为9 000 kW 的燃气轮机．假设该重型气垫船在海面航行过程所受的阻力f 与速度v 满足f ＝kv ，下列说法正确的是( )A ．该重型气垫船的最大牵引力为3.0×105N B ．由题中给出的数据可算出k ＝1.0×104 N·s/mC ．当以最高时速一半的速度匀速航行时，气垫船所受的阻力大小为3.0×105N D ．当以最高时速一半的速度匀速航行时，气垫船发动机的输出功率为4 500 kW 答案 B解析 最高速度v m ＝108 km/h ＝30 m/s ，此时匀速运动，牵引力F ＝P v m ＝9 000×10330W ＝3.0×105N ，在达到最大速度前F >3.0×105N ，所以A 错误；由kv m ＝f ＝F 得：k ＝3.0×10530N·s/m＝1.0×104N·s/m，B 正确；f ′＝k ·v m 2＝12f ＝1.5×105N ，此时发动机输出功率P ′＝F ′v m 2＝f ′v m 2＝1.5×105×15 W＝2 250 kW ，C 、D 错误． 【考点】功率的计算 【题点】瞬时功率的计算 考点二 机车启动问题4．质量为m 的汽车，其发动机额定功率为P .当它在倾角为θ的斜坡上向上行驶时，受到的阻力为车重力的k 倍，则车在此斜坡上的最大速度为( ) A.P mg sin θB.P cos θmg (k ＋sin θ)C.P cos θmgD.Pmg (k ＋sin θ)答案 D解析 当汽车做匀速运动时速度最大，此时汽车的牵引力F ＝mg sin θ＋kmg ，由此可得v m ＝Pmg (k ＋sin θ)，故选项D 正确．【考点】机车启动问题的分析 【题点】机车斜面启动问题5．列车提速的一个关键技术问题是提高列车发动机的功率．已知匀速运动时，列车所受阻力与速度的平方成正比，即f ＝kv 2.设提速前速度为80 km/h ，提速后速度为120 km/h ，则提速前与提速后列车发动机的功率之比为( ) A.23 B.49 C.827 D.1681 答案 C解析 当列车的速度为80 km/h 时，由于列车是匀速运动，牵引力和阻力相等，即F ＝f ＝kv 2，由P ＝Fv 可得，此时功率P 1＝kv 13，同理，当列车的速度为120 km/h 时，由P ＝Fv 可得，此时的功率P 2＝kv 23，所以提速前与提速后列车发动机的功率之比为P 1P 2＝v 13v 23＝⎝ ⎛⎭⎪⎫v 1v 23＝827，所以选项C 正确．【考点】机车启动问题的分析 【题点】机车水平启动问题6．(多选)如图2所示为汽车在水平路面上启动过程中的速度－时间图像，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( )图2A ．0～t 1时间内汽车做匀加速运动且功率恒定B ．t 1～t 2时间内汽车牵引力逐渐减小C ．t 1～t 2时间内平均速度为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时间内牵引力最小答案 BD解析 由题图可知，0～t 1时间内汽车做匀加速直线运动，牵引力恒定，由P ＝Fv 可知，汽车的功率均匀增大，A 错误；t 1～t 2时间内汽车以额定功率行驶，速度逐渐增大，牵引力逐渐减小，B 正确；因t 1～t 2时间内，ab 图线与t 轴所围面积大于ab 直线与t 轴所围面积，故该过程中的平均速度大于12(v 1＋v 2)，C 错误；0～t 1时间内，牵引力恒定，功率均匀增大，t 1时刻以后牵引力逐渐减小，到t 2时刻牵引力等于阻力，达到最小，而t 1时刻达到额定功率后，功率保持不变，D 正确．【考点】机车启动问题的分析【题点】机车启动图像问题7.一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3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( )图3答案 A解析 在v －t 图像中，图线的斜率代表汽车运动时的加速度，由牛顿第二定律可得，在0～t 1时间内，P 1v－f ＝ma ，①当速度v 不变时，加速度a 为零，在v －t 图像中为一条水平线；②当速度v 变大时，加速度a 变小，在v －t 图像中为一条斜率逐渐减小的曲线，选项B 、D错误．同理，在t 1～t 2时间内，P 2v－f ＝ma ，图像变化情况与0～t 1时间内情况相似，由于汽车在运动过程中速度不会发生突变，故选项C 错误，A 正确．【考点】机车启动问题的分析【题点】机车启动图像问题二、非选择题8．(机车启动问题)汽车发动机的额定功率P ＝60 kW ，若其总质量为m ＝5 t ，在水平路面上行驶时，所受阻力恒为f ＝5.0×103 N ，若汽车启动时保持额定功率不变，则：(1)求汽车所能达到的最大速度v max .(2)当汽车加速度为2 m/s 2时，速度是多大？(3)当汽车速度是6 m/s 时，加速度是多大？答案 (1)12 m/s (2)4 m/s (3)1 m/s 2解析 汽车在运动中所受的阻力大小为：f ＝5.0×103 N.(1)汽车保持恒定功率启动时，做加速度逐渐减小的加速运动，当加速度减小到零时，速度达到最大．所以，此时汽车的牵引力为F 1＝f ＝5.0×103 N ，则汽车的最大速度为v max ＝P F 1＝6×1045.0×103 m/s ＝12 m/s. (2)当汽车的加速度为2 m/s 2时，设牵引力为F 2，由牛顿第二定律得：F 2－f ＝ma ， F 2＝f ＋ma ＝5.0×103 N ＋5.0×103×2 N＝1.5×104 N ，汽车的速度为v ＝P F 2＝6×1041.5×104m/s ＝4 m/s. (3)当汽车的速度为6 m/s 时，牵引力为F 3＝P v ′＝6×1046N ＝1×104 N ．由牛顿第二定律得 F 3－f ＝ma ′，汽车的加速度为a ′＝F 3－f m ＝1×104－5.0×1035×103 m/s 2＝1 m/s 2. 【考点】机车启动问题的分析【题点】机车水平启动问题9.(功率的计算)如图4所示为修建高层建筑常用的塔式起重机．在起重机将质量m＝5×103kg 的重物竖直吊起的过程中，重物由静止开始向上做匀加速直线运动，加速度a＝0.2 m/s2，当起重机输出功率达到其允许的最大值时，保持该功率直到重物做v m＝1.02 m/s的匀速运动．取g＝10 m/s2，不计额外功．求：图4(1)起重机允许的最大输出功率；(2)重物做匀加速运动所经历的时间和起重机在第2 s末的输出功率．答案(1)5.1×104 W (2)5 s 2.04×104 W解析(1)设起重机允许的最大输出功率为P0，重物达到最大速度时拉力F0等于重力．P0＝F0v m，F0＝mg.代入数据得，P0＝5.1×104 W.(2)匀加速运动结束时，起重机达到允许的最大输出功率，设此时重物受到的拉力为F，速度为v1，匀加速运动经历的时间为t1，有：P0＝Fv1，F－mg＝ma，v1＝at1.代入数据得，t1＝5 s.第2 s末，重物处于匀加速运动阶段，设此时速度为v2，输出功率为P，v2＝at，P＝Fv2.得：P＝2.04×104 W.【考点】功率的计算【题点】瞬时功率的计算敬请批评指正。
(教案)专题：机车的两种启动方式(PXH)2020
《专题：机车的两种启动方式》教案授课人：一、教学目标：1．能够分析机车的两种启动方式的运动过程；2、会求机车启动的最大速度；二、教学重、难点：理解两种启动方式的动态过程分析三、教学过程：（具体见PPT ）1、新课引入。
2、知识讲解1：分析机车启动问题的要点3、知识讲解2：以恒定功率启动4、知识讲解3：以恒定加速度启动5、例题讲解：6、课堂小结：7、布置作业：四、教学内容：（一）新课引入：机车是牵引或推送车辆运行的，而本身不装载营业载荷的自推进车辆，俗称火车头。
机车一般由蒸汽机、柴油机、燃气轮机、牵引电动机等动力机械直接或通过传动装置驱动。
机车启动通常有两种方式：①以恒定功率启动②以恒定加速度启动。
（二）知识讲解1：分析机车启动问题的要点：（1）要抓住两个基本公式，对运动过程进行分析。
①v F P = ，式中P 是机车牵引力的功率，F 是机车的牵引力，v 是机车的速度。
②ma f =-F ，f 是机车受到的阻力。
（2）由于 maf v +==P F P ， 当f =F 时，0a = ，匀速运动，汽车启动达到最大速度 f v m P F P ==（三）知识讲解2：一、以恒定功率启动(1)动态过程分析（2）其P -t 图像与v -t 图像分别如下图所示：【小结1】一．以恒定功率启动整个过程可简化为：变加速（ a ↓ ）➡ 匀速（0a = ）。
当f =F ，0a = 时，机车匀速运动，达到最大速度为：fv m P F P ==【相关练习】1．静止的列车在平直轨道上以恒定的功率启动，在开始的一小段时间内，列车的运动状态是( )A ．列车做匀加速直线运动B ．列车的速度和加速度均不断增加C ．列车的速度增大，加速度减小D ．列车做匀速运动2、（多选）一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的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 ．当牵引力等于阻力时，速度达到最大值（四）知识讲解3：二、以恒定的加速度启动(1)动态过程分析（2）其t P -图像与t -v 图像分别如下图所示：【小结2】二、以恒定的加速度启动整个过程可简化为：匀加速 ➡ 当功率增大到额定功率后，变加速（ a ↓ ）➡ 匀速（0a = ）。