人教版高中物理必修2：3.功率(机车启动问题)
【最新】人教 必修二高中物理机械能守恒定律 第四讲：机车启动问题课件
能力突破
3.1 机车启动问题
例1.某汽车发动机的额定功率为60 kW，汽车质量为5 t，汽车在运动中所受阻力的
大小恒为车重的0.1倍．(g取10 m/s2)
(1)若汽车以额定功率启动，则汽车所能达到的最大速度是多少？当汽车速度
解析：(1)当汽车的加速度为零时，汽车的速度 v 达到最大值 vm，此时牵引力与阻力相等，故最 大速度为 P P 60× 103 vm＝F＝F ＝ m/s＝12 m/s 0.1× 5 000× 100 f 由 P＝F1v，F1－Ff＝ma，得速度 v＝5 m/s 时的加速度为
规律方法技巧
1.特别注意取得最值条件物理含义：如机车速度最大时 加速度为零；匀加速过程达到末速度时，功率达到额定功率.
3.2机车启动变式题
例2.修建高层建筑常用的塔式起重机．在起重机将质量m＝5×103 kg 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
解析：(1)设起重机允许输出的最大功率为P0，重物达到最大速度时，拉力F0的大小等于重力． P0＝F0vm ① F0＝mg ② 代入数据，有： P0＝5.1×104 W ③ (2)匀加速运动结束时，起重机达到允许输出的最大功率，P0＝Fv1 ④ 设此时重物受到的拉力为F，速度为v1，匀加速运动经历时间为t1，有：
规律方法技巧 1.审题过程中要确定重物上升的过程特点、功率特点.
课堂小结
先不变，再逐渐减小至零
机车启动问题
课标解读
课标解读
1.会分析机车恒定功率和恒定加速度启动过程中，牵引
力、
知识精讲
3.1机车的额定功率与实际功率
功和功率专题：机车启动问题 课件 -高一物理人教版(2019)必修第二册
以恒定功率启动
v0=0，P一定
v↑
F ↓＝
→P v↑
a↓＝
F↓－→F阻 →m
F阻
v—t 图象
F牵
a减小的变加速运动
v
vm
加速阶段 的图象
0
当F=F阻时，
a＝0 ，v达到
最大
vm＝
P F阻
F阻
F牵
保持 vm
匀速
vm
匀速运动
匀速阶段 的图象
t
以恒定功率启动
说明：
1.F为变力时，发动机做的功只能用 W=Pt 计算，不能用W =Fl 计算。
( m a+ f阻 ) a
v1
说明：
1.达到最大速度的本质条件:a=0
0 t1
t
2.匀加速结束的条件是：P实=Pmax=P额
3.当匀加速结束时速度为v1，P额=Fv1=f阻Vm (其中F=ma+f阻)
以恒定加速度启动
画出整个过程中汽车运动的P－t图像. 答案 如图所示：
习题精讲
例2 在水平路面上运动的汽车的额定功率为60 kW，若其总 质量为5 t，在水平路面上所受到的阻力大小为5×103 N，求： (1)汽车所能达到的最大速度的大小；
新教材人教版（2019版） 物理（高中必修第二册）
第八章 机械能守恒定律
第1节 功和功率—专题：机车启动问题
课堂引入
机车在行驶的过程中，发动机的最大功率等于额定功率。
瞬时速度
v
功率
P=F v
牵引力
启动方式
机车的启动方式有两种：
1.以恒定功率 P 启动;(P≤P额) 2.在恒定的牵引力F作用下 匀加速启动。
机车启动问题高中物理
机车启动问题高中物理
机车启动问题是指在启动机车时，机车的引擎如何实现转动，从
而驱动机车前进。
机车的启动问题涉及到多个物理原理和技术，包括
燃烧原理、热力学、机械传动等。
下面将从这些方面来解析机车启动
的物理原理。
在机车启动的过程中，首先需要点火。
点火是使混合气体（空气
和燃料）在气缸内发生燃烧的过程。
点火需要一个能够引发火花的点
火系统。
点火系统由点火线圈和火花塞组成。
点火线圈会将来自电瓶
的低电压转换成高电压，以便在火花塞两端产生足够大的电压，从而
产生火花点燃混合气体。
这个过程中涉及到电磁感应原理和电火花放
电原理。
当混合气体在气缸中被点燃后，燃烧产生的高温高压气体会推动
活塞向下运动。
活塞的运动将通过连杆和曲轴的转动转化为旋转运动，从而驱动车轮转动。
这个过程涉及到热力学和机械传动的原理。
在机车启动过程中，还涉及到燃料的供给和空气的进入。
燃料供给通常是通过喷油器将燃油喷入气缸。
空气的进入则是通过空气滤清器和进气管道。
这个过程涉及到流体力学和燃烧化学的原理。
在机车启动的过程中，还需要机车启动器提供一定的起动力。
常见的机车启动器包括电动启动器和手摇启动器。
电动启动器通过电力驱动活塞进行起动，而手摇启动器则通过人工的摇动来提供起动力。
这个过程涉及到电动机和力学的原理。
总之，机车启动问题涉及到多个物理原理的应用。
通过理解这些原理，我们可以更好地理解机车启动的过程，同时也可以更好地应用这些原理来改进和优化机车的启动系统。
功与功率专题强化——机车启动问题 课件-高一物理人教版(2019)必修第二册
[思路点拨] 汽车的功率即为牵引力的功率，则P＝Fv，当F
＝Ff时，速度为vm；当汽车以额定功率启动时,P＝P0不变，可
0
由F＝ 求解不同速度对应的牵引力。
典例精析
[解析](1)由P＝Fv＝Ffvm得
60×103
vm＝ ＝
＝
m/s＝12 m/s.
3
0.1 0.1×5×10 ×5
(2)由P＝Fv得F＝ ，
60×103
当v1＝2 m/s时，F1＝ ＝
N＝3×104
1
2
N
由牛顿第二定律得F1－Ff＝ma，所以
1 −0.1 3×104 −0.1×5×103 ×10
a＝
＝
5×103
m/s2＝5 m/s2.
新课教学
Hale Waihona Puke 2.恒定加速度的加速启动
=
M ↓
− 图象
N
− 图象
− 图象
注意两个关键点：M、N
M：匀加速直线运动的终点、变加速直线运动的起点
N：变加速直线运动的终点、匀速直线的起点 = = 额
典例精析
例2.在水平路面上运动的汽车的额定功率为100 kW，质
等于阻力Ff)。
（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，功率最大，速度不是最大，即v＝ <vmax＝ 。
（3）机车以恒定功率运行时，牵引力做的功 = 。
（4） = 中F为机车的牵引力而不是合力。
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。
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： 、、、、
专题：机车启动问题【新教材】人教版高中物理必修第二册
a＝0 ，v达到
最大
vm＝
P额 F阻
保持
vm
匀速
加速度逐渐减小的
匀速直
变加速直线运动
线运动
附
：
机 机车以恒定加速度启动的v－ t 图
车
先做匀加速直线运动，再做加速度逐
启
渐减小的变加速直线运动，最终以速度
动 问 题
做匀vm速＝ 直FP额阻线v 运动。
vm
0
t
1．某种型号轿车的部分数据如下：净重 ， 最高时速 ，额定功率 。它以额定功率和
车
启
先做加速度逐渐减小的变加速直线运动，
动
最终以速度
做vm匀＝速FP阻直线运动。
问 题
v
vm
0
t
附
： 机 车
类型2：机车以恒定加速度 a 启动
→a＝→F－→m→F阻
→F v↑
P↑＝→F v↑
当P= P额时，保 持P额继续加速
启
动
匀加速直线运动
问
题
v↑
F↓＝P→v↑额
a↓＝
F↓－F→阻 →m
当F= F阻时，
C． vmax 10m/s
D． f 3N
5．汽车在平直公路上启动过程的v-t图象如图
所示，Oa为过原点的倾斜直线，ab段汽车以额
定功率加速，bc段与时间轴平行。整个启动过
程中汽车受到的阻力恒定，下列说法正确的是
B （ ）
A．0~t1时间内汽车的位移大于
v1 2
t1
B．0~t1时间内汽车的功率与时间成正比
BC 重力加速度g取10m/s2，则以下说法正确的是（ ）
A．汽车在前5s内的牵引力为5.0×102N B．汽车速度为25m/s时的加速度为3m/s2
人教版高中物理必修第三节功率功率计算及机车启动问题
时，功(3率)机最车大以，恒速定度功不率是运最行大时，，即牵v引＝力FP做<v的m＝功FPW阻。＝Pt。由动能定
理：Pt－F 阻 x＝ΔEk。此式经常用于求解机车以恒定功率启动过
程的位移大小。
恒定功率下的加速度一定不是匀加速，这种加速过程发动机 做的功可用W＝Pt计算，不能用W＝Fl计算(因为F为变力)． 以恒定牵引力加速时的功率一定不恒定，这种加速过程发动 机做的功常用W＝Fl计算，不能用W＝Pt计算(因为功率P是 变化的)．
θ
人教版高中物理必修2第七章第三节功 率第二 课时功 率计算 及机车 启动问 题（共 12张PP T）
人教版高中物理必修2第七章第三节功 率第二 课时功 率计算 及机车 启动问 题（共 12张PP T）
例2、在2008年汶川大地震抗震救灾中，为转移被困群 众用直升机。设被救人员的质量m=80kg，所用吊绳的拉 力最大值为FM=1200N，所用电动机的最大输出功率为 PM=12KW，为尽快吊起被困群众，操作人员应采取怎 样的办法？采取这种办法的情况下，被救人员上升 h=90m时恰好达到最大速度（g取10m/s2）,则这一过程 所经历的时间和被救人员到达机舱时的速度分别是多少？
人教版高中物理必修2第七章第三节功 率第二 课时功 率计算 及机车 启动问 题（共 12张PP T）
二、 机车的启动问题
机车的功率：牵引力的功率（发动机提供）P=FV
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
过程
v↑
⇒
F
＝
P不变 v
↓
a＝F－mF阻不变⇒F
不变⇒v↑ P
质量为m的物体从斜面顶端静止开始下滑到底 端，求物体下滑过程中重力的平均功率和到底 端时的瞬时功率。
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机车的两种启动方式：
1、以恒定的功率启动 2、以恒定的加速度启动
第一种情况：汽车以恒定功率启动
v↑
F↓＝→vP↑
a↓ ＝
F↓－F→阻 →m
当F=F阻时，
a＝0 ，v达到
最大
vm＝
P F阻
保持
vm
匀速
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 vm＝ 做FP阻匀速直线运动。
a＝0 ，v达到
最大
vm＝
P额 F阻
保持
vm
匀速
加速度逐渐减小的
匀速直
变加速直线运动
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
vm＝
P额 F阻
做匀速直线运动。
v
vm
0 t1
可以说机车以
恒定加速度启
动包含了以额
t
定功率启动模 式
直线是二者的最大区别
v
最大速度公式
vm
vm＝
P F阻
0
t
发动机做的功只能用W =Pt计算，不能用W =Fs计 算（因为F为变力）
第二种情况：汽车以恒定加速度启动
→a＝→F－→m→F阻
→F v↑
P↑＝→F v↑
当P= P额时，保 持P额继续加速
匀加速直பைடு நூலகம்运动
v↑
F↓＝P→v↑额
a↓ ＝
F↓－F→阻 →m
当F= F阻时，
先做变加速运动，当牵
汽
以恒定功
引力与阻力相等后做匀
车
率启动
速运动
的
启
动 方
以恒定加速
先做匀加速运动；当功率达 到额定功率后，做变加速运
式
度启动
动；当牵引力与阻力相等后
做匀速运动。
两种方式后 的最大速度
P 额 V f max