汽车启动方式 高中物理必修二
高中物理必修2《功率》教案
高中物理必修2《功率》教案高中物理必修2《功率》教案教学目标1、知识与技能(1)理解功率的定义及额定功率与实际功率的定义;(2)P=w/t，P=Fv的运用。
2、过程与方法(1)P=w/t通常指平均功率，为瞬时功率;(2)P=Fv，分析汽车的启动，注意知识的迁移。
3、情感、态度与价值观：感知功率在生活中的实际应用，提高学习物理科学的价值观。
教学重难点教学重点：理解功率的概念，并灵活应用功率的计算公式计算平均功率和瞬时功率。
教学难点：正确区分平均功率和瞬时功率所表示的物理意义，并能够利用相关公式计算平均功率和瞬时功率。
教学工具多媒体、板书教学过程一、功率、额定功率、实际功率1.基本知识(1)物理意义：功率是表示做功快慢的物理量.(2)定义：功W跟完成这些功所用时间t的比值叫做功率.(3)定义式：P=(4)单位：在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，符号是W.1 W=1 J/s,1 kW=103 W.(5)功率有平均功率和瞬时功率之分，用公式计算的一般是一段时间内的平均功率.(6)额定功率指电动机、内燃机等动力机械在额定转速下可以长时间工作时的输出功率.(7)实际功率指电动机、内燃机等动力机械工作时实际消耗的功率.实际功率往往小于额定功率，但在特殊情况下，如汽车越过障碍时，可以使实际功率在短时间内大于额定功率.2.思考判断(1)各种机械铭牌上所标功率一般是指额定功率.(√)(2)某机械工作时的实际功率一定比额定功率小.(×)(3)机械可以在实际功率等于额定功率的情况下长时间工作.(√)探究交流去过泰山的同学会遇到挑山工，假设挑山工和缆车将相同的货物运至山顶，两者对货物做的功相同吗?做功的功率相同吗?【提示】两者对货物做的功都等于克服重力做的功，由于将相同的货物运往相同高度的山顶，因此两者做相同的功，而用缆车运送货物所用时间远小于挑山工的用时，根据功率定义知缆车的做功功率远大于挑山工的做功功率.二、功率与速度1.基本知识(1)功率与速度的关系式P=Fv(F与v方向相同).(2)推导(3)应用由功率速度关系式知，汽车、火车等交通工具和各种起重机械，当发动机的功率P一定时，牵引力F与速度v成反比，要增大牵引力，就要减小速度.2.思考判断(1)物体的速度为v，则重力的功率一定是mgv.(×)(2)汽车的速度越大，牵引力的功率也越大.(×)(3)汽车以恒定功率启动时，加速度减小.(√)探究交流在越野比赛中，汽车爬坡时，常常换用低速挡，这是为什么?【提示】由P=Fv可知，汽车在上坡时需要更大的牵引力，而发动机的额定功率是一定的，换用低速挡的目的是减小速度，进而增大牵引力.【问题导思】1.什么是平均功率和瞬时功率?2.如何求平均功率和瞬时功率?3.P=Fv中的三个物理量有什么制约关系?1.平均功率平均功率表示在一段时间内做功的平均快慢.平均功率与某一段时间(或过程)相关，计算时应明确是哪个力在哪段时间(或过程)内做功的功率.2.瞬时功率P=Fv·cos α(α表示力F的方向与速度v的方向间的夹角)，它表示力在一段极短时间内做功的快慢程度.瞬时功率与某一时刻(或状态)相关，计算时应明确是哪个力在哪个时刻(或状态)做功的功率.也可用于计算瞬时功率，此时时间极短，t→0，但在中学阶段较少用到.3.P=Fv中三个量的制约关系误区警示1.求平均功率时必须说明是哪段时间或哪一个过程的平均功率.可由或P=F计算.2.公式P=Fv仅适用于F与v方向相同的情况，若F与v方向不同，则用P=Fvcos α来计算功率，其中α是F与v的夹角.例：如图所示，质量为m=2 kg的木块在倾角θ=37°的斜面上由静止开始下滑，木块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5，已知：sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，g取10 m/s2，求：(1)前2 s内重力做的功.(2)前2 s内重力的平均功率.(3)2 s末重力的瞬时功率.【审题指导】解答本题应注意下列问题：(1)前2 s内重力方向上物体的位移.(2)前2 s内物体的平均速度.(3)2 s末物体的速度.(4)重力和速度的夹角.【答案】(1)48 J(2)24 W (3)48 W规律总结：求解功率时应该注意的问题1.首先要明确是求哪个力的功率，是某个力的功率，还是物体所受合力的功率，汽车的功率是指汽车牵引力的功率，起重机的功率是指起重机钢丝绳拉力的功率.2.若求瞬时功率，需明确是哪一时刻或哪一位置，再确定该时刻或该位置的速度，应用公式P=Fv，如果F、v不同向，则投影到相同方向再计算.四、机动车的两种启动方式【问题导思】1.如何分析机车恒定功率启动时的运动性质?2.机车以恒定加速度启动时，功率怎么变化?3.如何用图象描述两种启动过程?1.分析机车以恒定功率启动的运动过程2.分析机车以恒定加速度启动的运动过程汽车先以恒定的加速度启动，达到额定功率P额后再以恒定功率运动，因此启动过程分为两个阶段：误区警示1.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.例：在水平路面上运动的汽车的额定功率为100 kW，质量为10 t，设阻力恒定，且为车重的0.1倍(g取10 m/s2).(1)求汽车在运动过程中所能达到的最大速度.(2)若汽车以0.5 m/s2的加速度从静止开始做匀加速直线运动，这一过程能维持多长时间?(3)若汽车以额定功率不变从静止启动后，当汽车的加速度为2 m/s2时，速度多大?【审题指导】解答该题应注意以下问题：(1)汽车达到最大速度时牵引力等于阻力.(2)匀加速运动时牵引力恒定，且可用牛顿定律求出.(3)匀加速运动结束时汽车达到额定功率.【答案】(1)10 m/s(2)13.4 s(3)3.3 m/s规律总结：机车启动问题的求法1.机车的最大速度vm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Ff，故五、功率问题的实际应用例：跳绳是一种健身运动，设某运动员的质量为50 kg，他每分钟跳180个，假定在每次跳跃中，脚与地面的接触时间占跳跃一次所需时间的2/5，则该运动员跳绳时克服重力做功的平均功率是多少?(g取10 m/s2) 【答案】75 W规律总结：求解本题的关键是求平均功率的时间应是跳跃一次时间T，而非上升过程所用时间2(t)，即要明确求的是哪段时间内的平均功率.课后小结板书第三节功率1、功率在物理学中，一个力所做的功W跟完成这些功所用时间t的比值w/t，叫做功率。
鲁科版高中物理必修二1、功率及功率的计算2、汽车的起动问题
高中物理学习材料金戈铁骑整理制作1、功率及功率的计算2、汽车的起动问题细解知识点1. 功率：物体所做的功与完成这些功所用时间的比值，叫功率。
①功率是标量，但是它有正负之分。
②功率是表示物体做功快慢的物理量。
平均功率公式为P＝W/t瞬时功率公式：P＝Fvcosα2. 关于汽车的起动问题引例：汽车发动机的额定功率是60千瓦，汽车质量是5吨，当汽车在水平路面上行驶时，设阻力是车重的1/10倍，若汽车从静止开始保持以1米/秒2的加速度作匀加速直线运动，这一过程能维持多长时间？解析：上面的题目属于“机车起动类问题”。
机车的起动主要包括两种情况，一类是“匀加速起动”和“最大功率起动”。
其中多数的题是“匀加速起动”，因为这一类题更能锻炼人的思维。
下面对机车的这两种起动方式进行分析。
首先是“匀加速起动”过程的分析：匀加速起动过程实际包括两个过程：（如上图）“过程１”是真正的匀加速过程，在此过程中，速度由零开始不断增加，功率也由零开始逐渐增加；因为加速度是不变的，所以在此过程中牵引力也是不变的（因为加速度a是由牵引力F和阻力f的合力除以质量m得到的）。
此过程的结束就是第二个过程的开始，以“功率P达到最大，但速度没有达到最大”为标志。
在“过程２”中因为还有加速度的存在，所以速度ｖ会不断增加，在功率P不变的情况下，根据P＝Fv，就可知道牵引力F不断减小，加速度a也相应减小。
第二过程结束的标志就是“机车的功率最大，速度也是最大”，到此为止，整个起动过程结束。
再以后，机车将以匀速直线运动，功率不变。
（注：这里之所以称为“机车”，是因为此类型的题完全可以是汽车、火车、轮船、摩托等动力机械的起动问题。
）第二类起动是“最大功率起动”。
比如在赛车比赛时，一般都是最大功率起动问题。
机车的起动只有一个过程，在此过程中，机车不断加速，因为开始时机车已经达到最大功率，所以在速度不断增大的时候，牵引力F会不断减小，加速度a也不断减小，但因为加速度的方向和速度的方向相同，所以无论加速度a怎样小，速度ｖ也是增加的。
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。
高中物理必修二 第四章 专题强化10 机车的两种启动方式
当汽车速度为
5
m/s
时，牵引力
F′＝vP2＝80
000 5
N＝16 000 N，根
F′－f 16 000－4 000
据牛顿第二定律得汽车的加速度 a′＝ m ＝ 2 000
m/s2
＝6 m/s2，故 D 正确.
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能力综合练
5.(多选)(2021·济宁市高一期中)一辆汽车在平直的公路上由静止开始启动，
项 B 正确；
5 s 末达到额定功率 P 额＝Fv5＝6×103×10 W＝6×104 W＝60 kW，最 大速度 vmax＝Pf额＝62×010004 m/s＝30 m/s，选项 C、D 错误.
方
法
总
机车启动问题中几个物理量的求法
结 分析机车启动问题，要抓住两个核心方程：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
导学探究
(2)当汽车的实际功率达到额定功率P额时，汽车的速度是多大？此 时汽车的速度是否为最大速度？之后功率将如何变化？
答案 刚达到额定功率时，F－f＝ma P 额＝Fv1，得 v1＝f＋Pm额 a 此后汽车功率不变，速度继续增大，此时速度不是最大速度.
导学探究
(3)分析整个运动过程并画出汽车运动的v－t图像.
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由题图乙可得，汽车匀加速阶段的加速度 a＝ΔΔvt ＝1 m/s2，汽车匀加 速阶段的牵引力 F＝Pv＝3 000 N，匀加速阶段由牛顿第二定律得 F－ 15mg＝ma，解得 m＝1.0×103 kg，选项 A 正确；
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牵引力功率为 15 kW 时，汽车行驶的最大速度 v0＝Pf ＝m5Pg＝7.5 m/s，选项 B 错误； 前 5 s 内汽车的位移 s＝12at2＝12.5 m，克服阻力做功 W 克 f＝15mgs＝2.5×104 J， 选项 C 错误； 5～15 s内功率恒定，速度增大，牵引力减小，选项D正确.
人教版高中物理必修二高一下学期期末考试重点测试：机车启动问题(P=FV公式)[有解析].docx
![人教版高中物理必修二高一下学期期末考试重点测试：机车启动问题(P=FV公式)[有解析].docx](https://img.taocdn.com/s3/m/45275b047fd5360cba1adbf9.png)
高中物理学习材料唐玲收集整理来源：2012-2013学年河北省存瑞中学高一第二次月考物理试题（带解析）【题文】火车在一段水平的直线轨道上匀加速运动，若阻力不变，则牵引力F和它的瞬时功率P的变化情况是（）A、F不变，P变大B、F变小，P不变C、F变大，P变大D、F不变，P不变【答案】A【解析】试题分析：由于火车做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律可得，，由于f不变，a不变，所以火车的牵引力F不变，火车的功率，F不变，但是火车的速度v在不断的增加，所以火车的功率在不断的变大，所以A正确．故选A．考点：功率、平均功率和瞬时功率．点评：分析火车的瞬时功率只能用功率来分析，公式求出的是平均功率的大小．来源：2012-2013学年江西省南昌市第二中学高一下学期期中考试物理试题（带解析）【题文】某汽车发动机的额定功率为P＝6.0×10 4W，汽车的质量为m＝5.0×10 3kg，该车在水平路面上沿直线行驶时，阻力是车重的0.1倍，g取10 m/s2.试求：(1)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)若汽车从静止开始且保持以a＝0.5 m/s2的加速度做匀加速运动，这一过程能维持多长时间？【答案】12m/s 16s【解析】试题分析：(1)设汽车以额定功率启动达到最大速度v m时牵引力为F，此时汽车的加速度a＝0.根据牛顿第二定律和功率的表达式F－f＝ma＝0①f＝0.1mg②P＝Fv m③联立①②③解得v m＝12 m/s.(2)设汽车从静止开始做匀加速运动终止时的速度为v，这一过程所用的时间为t，由于速度为v时汽车的实际功率F′v等于汽车的额定功率P.根据匀变速运动公式和牛顿第二定律得F′－f＝ma④v＝at⑤F′v＝P⑥联立④⑤⑥解得t＝16 s.考点：本题考查了汽车启动，点评：汽车以额定功率启动达到最大速度v m时牵引力为F，此时汽车的加速度a＝0.然后结合牛顿运动定律，可解出汽车的最大速度，由于速度为v时汽车的实际功率F′v等于汽车的额定功率P.根据匀变速运动公式和牛顿第二定律可解得来源：2012-2013学年河北省馆陶一中高一下学期期中考试物理试题（带解析）【题文】关于功率公式P=和P=Fv，下列说法中正确的是（）A．由P=知，只要知道W和t就可求出任意时刻的功率B．由P=Fv只能求某一时刻的瞬时功率C．由P=Fv知汽车的功率与它的速度成正比D．由P=Fv知当汽车发动机功率一定时，牵引力与速度成反比【答案】D【解析】试题分析：由P=，知道W和t可以求出在t这一段时间间隔内的平均功率，而不是任意时刻的瞬时功率，A错误。
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。
2023人教版带答案高中物理必修二第八章机械能守恒定律微公式版知识总结例题
2023人教版带答案高中物理必修二第八章机械能守恒定律微公式版知识总结例题单选题1、如图所示，用细绳系住小球，让小球从M点无初速度释放，小球从M点运动到N点的过程中( )A．若忽略空气阻力，则机械能不守恒B．若考虑空气阻力，则机械能守恒C．绳子拉力不做功D．只有重力做功答案：CA．忽略空气阻力，拉力与运动方向垂直不做功，只有重力做功，机械能守恒，故A错误；B．若考虑空气阻力，阻力做功，则机械能不守恒，故B错误；C．拉力与运动方向即速度方向垂直不做功，故C正确；D．如果考虑阻力，重力和阻力都做功，不考虑阻力，重力做功，故D错误。
故选C。
2、2021年7月6日，我国成功将“天链一号05”卫星发射升空，卫星进入预定轨道，天链系列卫星为我国信息传送发挥了重要作用。
如图所示，卫星在半径为R的近地圆形轨道Ⅰ上运动，到达轨道的A点时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的远地点B时，再次点火进入轨道半径为5R的圆形轨道Ⅲ绕地球做匀速圆周运动，设卫星质量保持不变。
则（）A．若地球表面的重力加速度为g0，则在圆形轨道Ⅲ的重力加速度为g05B．若在圆形轨道Ⅰ上运动的线速度为v0，则在圆形轨道Ⅲ上运动的线速度为√5v0C．卫星在椭圆轨道Ⅱ从A到B运动的时间是其在圆形轨道Ⅰ上运动周期的1.5√3倍D．卫星从轨道Ⅰ到轨道Ⅱ再到轨道III的过程中，机械能守恒答案：CA．卫星在地球表面时，忽略地球自转的影响，物体所受的重力等于物体与地球间的万有引力，所以有mg0=G Mm R2解得g0=GM R2当卫星进入5R的轨道时，物体此时所受的重力等于其与地球间的万有引力，所以有mg=GMm (5R)2解得g=g0 25故A项错误；B．卫星做绕地球做匀速圆周运动有G Mmr2=mv2r解得v =√GM r当r =R ，解得v 0=√GM r当r =5R ，解得v =√GM 5r =√55v 0故B 项错误；C ．根据开普勒定律，有a 3T 2=k 因为卫星绕地球飞行，所以整理有r 13T 12=r 23T 22又因为卫星在椭圆轨道Ⅱ的半长轴为3R ，所以有上述式子可得，卫星在椭圆轨道Ⅱ的周期是圆形轨道Ⅰ周期3√3倍，卫星在椭圆轨道Ⅱ从A 到B 运动的时间是圆形轨道Ⅰ周期的1.5√3倍，故C 项正确； D ．卫星从轨道Ⅰ到轨道Ⅱ再到轨道Ⅲ的过程中，变轨需要加速，即物体的动能增加，根据E 机=E k +E p所以机械能增加，故D 项错误。
高中物理必修二第八章《机械能守恒定律》测试题(包含答案解析)(14)
一、选择题1．质量为m 的汽车在平直路面上启动，启动过程的速度图像如图所示，OA 段为直线，从1t 时刻起汽车保持额定功率不变，整个运动过程中汽车所受阻力恒为f ，则（ ）A ．10t 时间内，汽车的牵引力等于11v mt B ．12t t 时间内，汽车做匀加速运动 C ．12t t 时间内，汽车的功率等于1fv D ．12t t 时间内，汽车运动的路程等于()()22221212m v t t v v f--- 2．如图为嘉兴七一广场音乐喷泉喷出水柱的场景。
喷泉喷出的最高水柱约50m ，喷管的直径约为10cm ，已知水的密度ρ=1×103kg/m 3.据此估计喷管喷水的电动机的输出功率约为（ ）A ．6.5×104WB ．1.3×105WC ．2.6×105WD ．5.2×105W 3．小球在距地面h 高处，以初速度v 0沿水平方向抛出一个物体，若忽略空气阻力，它运动的轨迹如图所示，那么下面说法错误的是（ ）A．物体在c点的动能比在a点时大B．若选抛出点为零势点，物体在a点的重力势能比在c点时小C．物体在a、b、c三点的机械能相等D．物体在a点时重力的瞬时功率比c点时小4．如图甲，倾角为θ的传送带始终以恒定速率v2逆时针运行，t=0时初速度大小为v1（v1>v2）的小物块从传送带的底端滑上传送带，其速度随时间变化的v﹣t图像如图乙，则（）A．0~t3时间内，小物块所受到的摩擦力始终不变B．小物块与传送带间的动摩擦因数满足μ＜tanθC．t2时刻，小物块离传送带底端的距离达到最大D．小物块返回传送带底端时的速率大于v15．质量为m的物体由静止开始加速下落h高度过程中，其加速度大小为13g。
则（）A．物体的动能增加了13mgh B．物体的重力势能减少了13mghC．物体的机械能保持不变D．物体的机械能减少了13 mgh6．在水平地面上竖直上抛一个小球，小球在运动过程中重力瞬时功率的绝对值为P，离地高度h。