机车的两种启动方式
机车的两种启动方式
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 。
机车启动两种方式--讲解和题精编版
机车的两种启动方式江苏省淮安市阳光学校223300 冯新波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vt＝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。
而变加速阶段的位移应该用动能定理来计算：2=amfmvP－fPFPv m额额＝==↓⇒=↑⇒avPFv保持匀速直线运动⇒变加速运动匀速运动∙∙∙∙∙∙fPFPv m额额＝=2t2mmv21mv21s ftP－＝－额↑⇒Pv＝不变、fF－＝，mfFa⇒=↓⇒=avPF额保持匀速直线运动⇒匀速运动∙∙∙∙∙∙v3、用v －t 图，这一过程可表示为右图： 起初匀加速运动是一段倾斜的直线，紧接着是一段曲线，最后是平行于时间轴的直线。
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。
机车的两种启动方式
方式一：以恒定的功率起动
１、受力分析：
F f ma
２、起动过程分析：（启动过程中阻力不变）源自v↑F↓＝→vP↑
a↓＝
F↓－→f →m
当F=f 时，
a＝0 ，v达到
最大 vm＝
P f
保持
vm
匀速
3、起动过程描述：
文字描述
汽车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。 图象描述
vm＝
P f
v
vm
0
t
3、起动过程中的常见问题：
1、汽车启动过程结束即达到最大速度的条件：
a0
2、汽车启动后所能获得的最大速度：
vm
P F
P f
３、汽车启动过程中加速度与运动时的瞬时速
度间的对应关系
F f ma
FP v
P f a v
m
４、例题分析：
例题1：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P0=60kw由静止开 始启动，请回答以下问题： （1）经过时间t=1s，速度为v1=4m/s,求此时的加速度a1=? （2）当汽车的加速度为a2=1m/s2时，求汽车的速度v2=? （3）求汽车所能达到的最大速度vm=?
相同点：
无论哪种方式起动，汽车所能达到的最大速度相同，都等
于 得
vm＝Pf额 ，达到最大速度的条件相同，都是当a=0时取
例题２：额定功率为80kW的汽车，在水平长直公路上行驶时最大速度 可达20m/s,汽车质量为2×103kg 。如果汽车从静止开始做匀加速直 线运动，加速度可达2m/s2 。设运动过程中阻力大小不变，试求： （1）汽车运动时所受阻力f； （2）汽车匀加速运动过程可持续的时间t； （3）汽车启动后，发电机在第三秒末的瞬时功率P； （4）汽车在做匀加速直线运动过程中，发动机所做的功W．
机车的两种启动方式
机车的两种启动⽅式机车的两种启动⽅式机车启动通常有两种⽅式，即以恒定功率启动和以恒定加速度启动．1.机车以恒定功率启动的运动过程机车达到最⼤速度时，a＝0，F＝f，P＝Fv m＝fv m，这⼀启动过程的v－t图象如图所⽰．2.机车以恒定加速度启动的运动过程这⼀运动过程的v－t图象如图所⽰．(1)机车以恒定加速度启动时，先后经过两个过程，匀加速结束时的速度并未达到整个过程的最⼤速度v m，只是达到匀加速度阶段的最⼤速度．(2)在P＝Fv中，因为P为机车牵引⼒的功率，所以对应的F是牵引⼒并⾮合⼒．汽车的质量为2 000 kg，汽车发动机的额定功率为80 kW，它在平直的公路上⾏驶时所受的阻⼒是4 000 N，试求：(1)汽车保持额定功率从静⽌启动后达到的最⼤速度是多少？(2)若汽车以2 m/s2的加速度做匀加速直线运动，可维持多长时间？[思路点拨] 解答本题时应把握以下两点：(1)汽车匀速运动时的速度，是该功率下汽车所能达到的最⼤速度．(2)匀加速运动结束时P ＝P 额．[解析] 当汽车速度最⼤时，汽车做匀速直线运动．可根据受⼒平衡求出牵引⼒，再根据P ＝Fv 求出最⼤速度；在汽车的匀加速运动过程中，牵引⼒恒定，功率在变⼤，直到达到额定功率为⽌．(1)汽车以额定功率运⾏，其牵引⼒为F ＝P v汽车达到最⼤速度后做匀速直线运动，所以F ＝fv max ＝P F ＝P f ＝80×1034 000m/s ＝20 m/s. (2)汽车以恒定加速度启动后F ′－f ＝ma所以F ′＝f ＋ma ＝(4 000＋2 000×2) N ＝8 000 N.匀加速运动可达到的最⼤速度为v max ′＝P F ′＝80×1038 000 m/s ＝10 m/s. 所以匀加速运动的时间t ＝v max ′a ＝102s ＝5 s. [答案] (1)20 m/s (2)5 s解决汽车的启动问题，⾸先要明确属于恒定功率启动还是恒定加速度启动，其次要明确所求解的问题属于哪个阶段．若以恒定加速度启动，汽车先做匀加速运动，当功率达到额定功率后，汽车做变加速运动．2.质量为2 t 的汽车，发动机的牵引功率为30 kW ，在⽔平公路上，能达到的最⼤速度为15 m/s ，则当汽车的速度为10 m/s 时的加速度为( )A ．0.5 m/s 2B ．1 m/s 2C ．1.5 m/s 2D ．2 m/s 2解析：选A.当v ＝15 m/s 时，汽车所受牵引⼒F 与阻⼒f 相等，由P ＝Fv 得f ＝F ＝P v＝30×10315 N ＝2×103 N ；当v ′＝10 m/s 时，其牵引⼒为F ′＝P v ′＝30×10310 N ＝3×103 N ，由⽜顿第⼆定律得a ＝F ′－f m ＝3×103－2×1032×103m/s 2＝0.5 m/s 2.。
机车的两种启动方式
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 = Fv 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 = ma3 、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 ?at < 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1 2 1 2 P 贰—f S = 2mv m — 2mv t=保持匀速直线运动 —匀速运动 一3 、用v — t 图，这一过程可表示为右图：起初匀加速运动是一段倾斜的直线，紧接着是一段曲线，最后是平行于时间轴的直线。
6.3机车启动的两种方式
2、（09· 上海）与普通自行车相比，电动自行车骑 行更省力。下表为某一品牌电动自行车的部分技术 参数。在额定输出功率不变的情况下，质量为 60Kg的人骑着此自行车沿平直公路行驶，所受阻 力恒为车和人总重的0.04倍。当此电动车达到最大 速度时，牵引力为 N,当车速为2m/s时，其加速 度为 m/s2(g=10 m/s2)
7、（2012福建卷）如图，用跨过光滑定滑轮的缆 绳将海面上一艘失去动力的小船沿直线拖向岸边。 已知拖动缆绳的电动机功率恒为P，小船的质量为 m，小船受到的阻力大小恒为f，经过A点时的速度 大小为v0，小船从A点沿直线加速运动到B点经历 时间为t1，A、B两点间距离为d,缆绳质量忽略不计 。求： （1）小船从A点运动到B点的全过程克服阻力做的 功wf； （2）小船经过B点时 的速度大小v1； （3）小船经过B点时 的加速度大小a。
①牛顿第二定律：F合=F -f=ma ②P=Fv的变形式：F=P/v 和v= P/f ③运动学公式、动能定理。
1．以恒定功率启动
P/f =
2．以恒定加速度启动
a=(P/v-f)/m
P0/f= P0/(f+ma)=
常求物理量： ①最大速度vm ②加速度a ③位移x ④功W
⑤匀加速运动的时间
1、( 2002年上海高考试题）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Ff= kv2。列车要跑得快，必 须用大功率的机车来牵引。 （1）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; （2）除上题涉及的问题外，还有许多其他技 术问题需要解决。例如：为了减少列车在高 速行驶中的振你再举一例，并简要说 明。
5.汽车由静止开始做匀加速直线运动，速度 达到v0的过程中的平均速度为v1；若汽车由 静止开始满功率行驶，速度达到v0的过程中 的平均速度为v2，且两次历时相同，则（ ） A. v1>v2 B. v1<v2 C. v1=v2 D. 条件不足，无法判断
机车的两种启动
持时间 t0＝ a
[针对训练]
1．一辆汽车在平直公路上以额定功率行驶，设所受阻力不变。在汽车加速过程中
(
)
A．牵引力减小，加速度增大
B．牵引力减小，加速度减小
C．牵引力增大，加速度增大
D．牵引力增大，加速度减小
解析：根据P＝Fv知，发动机的功率恒定，速度增大，则牵引力减小；根据牛顿第二
定律有F－f＝ma，可知加速度减小，选项B正确。
专题突破——机车启动问题
前提
1、机车在行驶的过程中，受到恒定阻力f。
2、机车在行驶的过程中，发动机的瞬时功率P=FV。
瞬时速度
功率
v
P=F v
牵引力
机车两种启动方式
1、恒定功率启动
P一定
v增大
F=P / V
F减小
a减小
当F=f时
a=(F-f )/ m
（1）恒定功率启动的v-t
v
vm
v最大，以vm匀速
【答案】
(1)20 m/s
(2)40 m/s
1.5 m/s2
【解析】(1)机车做匀加速直线运动，有 F－F f＝ma，
F＝F f＋ma＝2×103 N＋4×103×0.5 N＝4×103 N，
80 kW
P
则匀加速的最大速度 v1＝ ＝
＝20 m/s.
F 4×103 N
（2）当汽车达最大速度时，a＝0，有 F′＝Ff，
P
80 kW
则 vm＝ ＝
＝40 m/s，当 v2＝10 m/s 时，
3
Ff 2×1 F″＝ ＝
＝8×10 N．
v2 10 m/s
3
3
F″－Ff 8×10 －2×10
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机车的两种启动方式
一、汽车以恒定的功率启动
已知：汽车的质量m，汽车的额定功率P0， 阻力恒定为f
探究:速度v，牵引力F，加速度a的变化情况
启动过程分析：
a≠0
v ↑
→ P F ↓＝ v ↑
→ F －F阻 ↓ a ↓＝ m →
当F=F阻时， a＝0 ，v达到 P 最大 vm＝ F 阻 匀速直 线运动
练习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vm=? P/(f+mgsinθ)
练习3：假设质量为m的汽车在行驶时受到的阻 力大小与其速度大小成正比，比例系数为k,即 f=kv,若汽车保持额定功率P行驶，则汽车所能 达到的最大速度vm=?
⑴一对静摩擦力的净功总等于零： 因为一对静摩擦力总是等值反向的，且两物体间没有相 对运动，位移相等，所以它们做的功总是等值的，但一正一 负，总功为零 .这个结论在各种情况下都是成立的。 ⑵一对滑动摩擦力的净功总为负，且Wf s 滑动摩擦力是物体间发生相对运动时产生的，滑动摩擦力的 方向既可以与物体的运动方相同，也可以相反。所以滑动摩 擦力对物体可以做负功，也可以做正功，也可以不做功。 一对滑动摩擦力的净功：W f s ，s为两物体间的相对 位移） ，即一对滑动摩擦力做功的代数和总为负值（这个结论可以 由动能定理来证明），此结论对各种情况都是正确的。 一对滑动摩擦力的净功为负值的物理意义是： 系统的一部分机械能以滑动摩擦力做功的形式转化为内能 （热能），即通常所说的“摩擦生热” 而这一对滑动摩擦力的净功，就是对这一过程中能量转化的 量度。
t
练习1：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P0=60kw由静止开始运动，请回答以 下问题： （1）经过时间t=1s，速度为v1=4m/s,求此时 的加速度a1=? （2）当汽车的加速度为a2=1m/s2时，求汽车 的速度v2=? （3）求汽车所能达到的最大速度vm=? (1)2m/s2 (2)6m/s (3)12m 阻 a ＝ F ＝ ↓ v ↓ m ↑ →
加速度逐渐减小的 变加速直线运动
当F= F阻时， a＝0 ，v达到 P额 最大 vm＝ F 阻
匀速直 线运动
保持
匀速
vm
启动过程中实际功率、速度、加速度、牵引力变化情况
P (1)实际功率的变化规律：
先是与时间成正比 变大，达到额定功 率后保持不变
一对作用力与反作用力做功的特点 1.可以两个力均不做功， 2.可以一个力做功，另一个力不做功； 3.可以一个力做正功，另一个力做负功； 4.可以两个力均做正功或均做负功。
一对互为作用力和反作用力的摩擦力做的 总功 1.一定为零（静摩擦力） 2.一定为负（滑动摩擦力），不可能为正。
⑶一对平衡力的功
①若物体静止，因一对平衡力作 用在同一个物体上，这两个力不 做功。 ②若物体运动，这一对平衡力所 做的功一定是数值相等，一正一 负或均为零。
例.如图所示，站在汽车上的人用手推车的力为F， 脚对车向后的摩擦力为f，以下说法中正确的是 ABC （ ） A.当车匀速运动时，F和f对车做功的代数和为 零 B.当车加速运动时，F和f对车做的总功为负功 C.当车减速运动时，F和f对车做的总功为正功 D.不管车做何种运动，F和f对车做功的总功都 为零
（2）速度的变化规律 先是均匀变大，然后 非均匀变大，达到最 大速度后保持不变
P0 o t1 t2 t
v vm
v1
o
t1
t2
t
(3)加速度的变化规律：
先保持不变，然 后不断减小，直到 为零 (4)牵引力的变化规律： 先保持恒定，然后不 断减小，和阻力等大 后不再变化
a
a0
o
t1
t2
t
F f+ma0 f o t1 t2 t
练习4：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，汽车的额定 功率P0=60kw，让汽车以加速度a0=1m/s2由 静止开始运动，请回答以下问题： （1）求汽车所能达到的最大速度vm=? （2）求汽车做匀加速直线运动的最长时间？ （3）求在t1=2s 和t2=7s时汽车的实际功率？ （4）求速度为v1=2m/s 和v2=8m/s时汽车的 加速度？
P
k
二、汽车以恒定的加速度启动
已知：汽车的质量m，汽车的额定功率P0,阻 力恒定f,开始运动的一段时间内加速度恒定a0
探究：汽车的实际功率P，汽车的速度v，汽 车受到的牵引力F，汽车的加速度a的变化情 况
启动过程分析：
→ → F － F阻 → a＝ m →
→ F
v ↑
→ ↑＝F v↑ P
当P= P额时，保 持P额继续加速
保持
匀速
vm
加速度逐渐减小的 变加速直线运动
启动过程中速度、牵引力、加速度变化情况 (1)速度变化规律： 不断增大，直到 最大，并以最大 速度做匀速运动
v
vm
o F t1 t
（2）牵引力的变化规律： 不断减小，直到最小， 且大小等于阻力
（3）加速度变化规律： 不断减小直到等于零
f o a
t1
t
o
t1
(1)12m/s (2)6s (3)20kw, 60kw (4)1m/s2, 0.5m/s2