高中物理必修2 功率 汽车火车的启动问题ppt
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。
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。
高中物理(新人教版)必修第二册：功与功率【精品课件】
功的正负 不表示方向，也不表示大小。
4.总功等于各个力对物体所做功的代数和。
1.物理意义：表示做功快慢的物理量
功
2.定义式：
PW t
一般用于求平均功率
率
3.计算式：P = F v cosα
一般用于求瞬时功率
4.单位：国际单位—— 瓦特 （W）
当堂小练
1.于功的概念，下列说法正确的是( C ) A．物体受力越大，位移越大，力对物体做功越关多 B．合力做的功等于各分力做功的矢量和 C．摩擦力可以对物体做正功 D．功有正负，但正负不表示方向，而表示大小
h
一、变力做功
【典例1】如图，用恒力F通过跨过光滑定滑轮的轻绳，将静止于水平 面上的物体从位置A拉到位置B，物体和滑轮的大小均忽略，定滑轮 距水平面高为h，物体在位置A、B时，细绳与水平面的夹角分别为α 和β，求绳的拉力F对物体做的功．
【分析】功是能量转化的量度，轻绳不存储能量，恒力F做功通 过绳子将能量转移到物体上，故此恒力F做功应该等于绳子对物 体做的功。
一、功
01 功的定义 （5）说明 ① 功是过程量，对应一段时间或位移是力对空间的积累效果；故计 算功时一定要指明是哪个力在哪个过程对物体做的功。 ②公式W = Fl cosα只适用于计算恒力的功，l是物体的位移，不是路 程。
mＦ M l
一、功
02 正功与负功 （1）力对物体做正功和负功的条件 根据公式：W = F l cosα 完成下表：
小
F
F1
2
F，2 其中F1为物体初状态时受到的力，
F2为物体末状态时受到的力．
一、变力做功 02 平均值法
【典例2】如图所示，放在水平地面上的木块与一劲度系数k＝200 N/m的轻质弹簧相 连，现用手水平拉弹簧，拉力的作用点移动x1＝0.2 m，木块开始运动，继续拉弹簧， 木块缓慢移动了x2＝0.4 m，求上述过程中拉力所做的功．
2013年高中物理新课标多媒体教学课件：第4章2 功率(26张ppt) (教科版必须2)ppt(教科版必修2)
1.知道功率的物理意义、定义式、单位。 2.理解功率的导出式P=F·v的意义，并掌握其用 法，会利用功率的两个公式来进行计算。 3.理解平均功率和瞬时功率，了解平均功率、瞬时 功率、额定功率、实际功率的区别与联系。
一个人将1吨的货物提到预定的高度需要10分钟。 一台起重机在 30s 内把1吨的货物提到相同的高度。 1.人和起重机对货物做功的大小有什么关系？
力与运动速度成反比。
4.按额定功率行驶的汽车，所受地面的阻力保持不变，
则（ CD ）
A．汽车加速行驶时，牵引力不变，速度增大 B．汽车可以做匀加速运动 C．汽车加速行驶时，加速度逐渐减小，速度逐渐增大 D．汽车达到最大速度时，所受合力为零
5.质量为5kg的小车在光滑的水平面上做匀加速直线运动. 若它在2s内从静止开始到速度增加到4m／s，则在这一段 时间里外力对小车做功的平均功率是( B ) A. 40W B. 20W C.10W D. 5W
1.功率的物理意义：反映物体做功快慢的物理量。 2.定义：功跟完成这些功所用时间的比值。 公式：P
W t
P Fv
3.平均功率、瞬时功率、额定功率、实际功率的定义
4.汽车启动的两种方式
一般计算公式 P Fvcos
三、平均功率和瞬时功率
1.平均功率：
若v为某段时间内的平均速度，P表示该段时间 内的平均功率。 2.瞬时功率
若v为某一时刻的瞬时速度，则P表示该时刻的
瞬时功率。
功率公式P＝Fv在实际问题中的应用 在实际生活生产中，往往机械发动机的功率P是 一定的，由于牵引力F与速度v成反比，所以可以通过
二、额定功率和实际功率
1.额定功率：是指机器正常工作时的最大输出功率，也
专题 机车启动问题(课件)-高中物理必修二精品课件
【解析】(1)当汽车达到最大速度时,F=Ff,则:P额=Ffvm
解得:
Ff
P额 vm
80 103
20
N 4 103 N
(2)在匀加速阶段，由牛顿第二定律得：F-Ff=ma
解得: F=Ff+ma=(4×103+2×103×2) N=8×103 N
当汽车达到额定功率时:P额=Fv 解得: v 匀加速运动的时间为: t v 10 s 5 s
【解】 (1)由 P＝Fv＝F 阻 vmax 得： vmax＝FP阻＝μmP g＝0.1×650××110033×10 m/s＝12 m/s.
(2)由 P＝Fv 得 F＝Pv，当 v1＝2 m/s 时， F1＝vP1＝60×2 103 N＝3×104 N， 由牛顿第二定律得 F1－F 阻＝ma，所以 a＝F1－mμmg＝3×104－05.×1×1053×103×10 m/s2
保持vm 匀速
匀速直线运动
机车以恒定功率启动的v－ t 图
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。
vm＝
P F阻
记住两个重要关系式 （1）瞬时加速度公式:
v
vm
P
a=
v m
F阻
（2）最大速度公式
0
t
vm＝
P F阻
发动机做的功只能用W =Pt计算，不能用W =Fl计算（因为F为变力）
例2.假定额定功率80 kW的汽车，在平直的公路上行驶的最大速度为20 m/s，汽车质 量为2×103 kg，如果汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度为2 m/s2，运动 过程中阻力不变，求： (1)汽车所受的恒定阻力大小； (2)汽车匀加速运动的最长时间. (3)3 s末汽车的瞬时功率多大？ (4)速度为16 m/s时汽车的加速度多大？
人教版高一物理必修二第八章第一节功和功率PPT
l1
α
F
WF1=F1·l
WF2=F2·0
l
F1
又 F1=F cos α
即W=Fcosα·l
W表示力对物体所做的功；
高中物理
一、功
F表示物体所受到得力；
Ｌ是物体所发生的位移；
1、定义：
α是力F和位移Ｌ之间的夹角；
求功时一定明确要求的是哪一个力在哪一段位移 力对物体所做的功，上等做于的力功的。大小、位移的大小、力与位移夹角余弦 这三者的乘积
(2)摩擦力对木箱所做的功； (3)外力对木箱所做的总功．
W1＝Fxcos 60°＝40×8×0.5 J＝160 J (2)摩擦力对木箱做负功 f=Fcos 60°
W2＝﹣fx=﹣Fxcos 60°＝﹣160J
(3)外力对木箱所做的总功:
W＝W1＋W2＝0
典例精析
二、功的计算
针对训练 如图所示，两个互相垂
锐角 钝角 锐角 钝角
典例精析
一、正、负功的判断
例2 质量为m的小物块在倾角为α的
斜面上处于静止状态，如图所示．若
N
f
x
斜面体和小物块一起以速度v沿水平方
向向右做匀速直线运动，通过一段位
移x.斜面体对物块的摩擦力和支持力
mg
的做功情况是( B )
A．摩擦力做正功，支持力做正功 B．摩擦力做正功，支持力做负功 C．摩擦力做负功，支持力做正功
直的力F1与F2作用在同一物体上， 使物体通过一段位移的过程中，力
F1对物体做功4 J，力F2对物体做功3 W1 4J J，则力F1与F2的合力对物体做功为 W2 3J
(A)
A．7 J
B．1 J
功为标量，合力做功等于F1与 F2做功的代数和
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： 、、、、
高中物理必修二7-3机车的启动
高中物理必修二7-3机车的启动<i>高中物理必修二课件PPt,学案,同步测试本人曾经上课时所用,希望对大家有所帮助。
</i><i>高中物理必修二课件PPt,学案,同步测试本人曾经上课时所用,希望对大家有所帮助。
</i>一.机车以恒定功率启动F F a=牵fmF牵=F牵减小当F牵=F阻a=0PeV V继续增大a减小VVmV max =PP Fe f匀速直线运动Ft加tt加tOt加V<i>高中物理必修二课件PPt,学案,同步测试本人曾经上课时所用,希望对大家有所帮助。
</i>二.机车以恒定加速度启动a恒定F牵=Ff+ma Ff恒定a0,V 增大增大= Pe a= F牵V V继续F牵Ff F牵V m 1.此过程机车做匀加速直线运动 1.此过程机车做匀加速直线运动= Pe V加末F牵减小a0 增大F牵 2.此过程机车的功率是逐渐增大的但未 2.此过程机车的功率是逐渐增大的但未达到P (除最后时刻除最后时刻) 达到Pe当F牵=F阻O ) Pe t t o 匀速直线运动= a减小P V max = Pe 3此过程匀加速直线运动末速度V加末Ff a=0 F牵不是全程的最大速度Pe 4.匀加速运动的时间4.匀加速运动的时间t = t F牵恒定P=F牵V P增大增大P=Pe F牵F fF牵a<i>高中物理必修二课件PPt,学案,同步测试本人曾经上课时所用,希望对大家有所帮助。
</i>1.此过程机车如何运动? 为加速度逐渐减小的加速运动。
1.此过程机车如何运动? 为加速度逐渐减小的加速运动。
此过程机车如何运动2.此过程机车的功率如何变化一直处在额定功率P 此过程机车的功率如何变化? 2.此过程机车的功率如何变化? 一直处在额定功率e3.已知瞬速度时V1求瞬时加速度a1? 3.已知瞬速度时V 求瞬时加速度a 已知瞬速度时4.已知瞬时加速度a2求瞬时速度V2? 4.已知瞬时加速度a 求瞬时速度V 已知瞬时加速度5.可求此过程中某一段时间的位移的位 5.可求此过程中某一段时间的位移的位?(初状态末状态V 初状态V 移?(初状态V1末状态V2)1 12 2 Pe t F f S 2 = 2 mV 2 2 mV 1<i>高中物理必修二课件PPt,学案,同步测试本人曾经上课时所用,希望对大家有所帮助。
高中新教材人教版物理课件 必修第二册 第八章 机械能守恒定律 1-功和功率
F合=mgsin 37°-μmgcos 37°=260 N
方向沿斜坡向下。
沿合力方向的位移
x=°=50 m
合力做的功
W合=F合x=260×50 J=1.3×104 J。
误区警示 1.计算功时首先应明确要求的是哪一个力做的功,
物体所受的各个力做功时互不影响。
2.求功时物体的位移应相对于某一惯性参考系,要注意力与
是J。
3.一个人提着一水桶,在水平路面上匀速行走了一段路程,人
对水桶是否做了功?
提示:人提着水桶在水平路面上行走,人提桶的力对水桶不
做功。因为人提水桶的力沿竖直方向,而水桶在竖直方向上
无位移。
二、正功和负功
1.一个力做功的几种情况
夹角 α 的范围 做功情况
α=
cos α=0,W=0,即力 F 对物体不做功
做什么功?
(3)雪橇做匀加速运动,合力做什么功?
雪橇做匀减速运动,合力做什么功?
提示:(1)重力、支持力和位移方向垂直,故不做功。
(2)拉力F做正功。摩擦力做负功。
(3)雪橇做匀加速运动,合力做正功。雪橇做匀减速运动,合
力做负功。
归纳提升
1.功是过程量
功描述了力的作用效果在空间上的累积,它总与一个具体过
(2)以恒定功率启动时,汽车的加速度变化吗?做什么运动?
提示:(1)F是汽车的牵引力。(2)当汽车以恒定功率启动时,
根据P=Fv,v增大,F减小,加速度减小,故加速度变化,汽车做变
加速运动。
归纳提升
1.两种启动方式的比较
两种方式
P-t 图
和 v-t 图
以恒定功率启动
以恒定加速度启动
人教版高中物理必修二 第7章第3节功率一等奖优秀课件
F
α
F1
v
P＝vFcosα
P＝FVcos α α是F与V的夹
讨论：对于P=FV
（1）P一定，F∝1/v (汽车上坡，换低档)
（2）V一定,P∝F (汽车上坡，不减速，加油) （3）F一定P ∝V (吊车匀速吊重物，V越大,
P也越大)
例题：
某型号汽车发动机的额定功率为60kW,在水平路面上 行使时受到的阻力是1800N,求发动机在额定功率下汽 车匀速行使的速度.在同样的阻力下,如果行使速度只 有解54：km/h,发动机输出的实际功率是多少?
⑴汽车受到的阻力多大？
⑵3S末汽车的瞬时功率多大？ ⑶汽车维持匀加速运动的时间多长？
典例1 下列说法正确的是
()
A．一质点受两个力作用且处于平衡状态(静止或匀速)，这两个力
在同一段时间内做的功或者都为零，或者大小相等符号相反
B．在同样的时间内，作用力和反作用力的功大小不一
如果马的拉力为300N，求马拉车的功率。
•解: 由于F=300N, S=5 × 1200m=6000m, t=20min=1200s • P=W/t 又W=Fs=FVt •所以马拉车的功率： • P=W/t=FV=300×5=1500 w
分析与讨论
重G=10N的球从离地H=45m高处自由下落,
1.试分析比较它下落的每1秒内重力做功快慢 是否相同?哪1秒内重力做功最快?
2.求下落全过程中重力做功的功率（P 150W）
3.全过程中重力做功的功率是否反映了每小 段时间内重力做功的快慢?
结论：公式 P ＝ tW 反映的是力在某段时间t内做
功的平均快慢,称之为平均功率,当 t 很短很短时，反 映的是力某一时刻做功的瞬时快慢,称之为瞬时功率
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
❖ 解析：(1)列车以额定功率工作时，当牵引力 等于阻力，即F＝Ff＝kmg时列车的加速度为 零，速度达最大vm，则：vm＝P/F＝P/Ff＝ P/kmg＝12 m/s.
❖ (2) v＜vm时列车加速，当v＝v1＝1 m/s时， F1＝P/v1＝6×105 N，
❖ 据牛顿第二定律得：a1＝(F1-Ff)/m＝1.1 m/s2 ❖ 当v＝v2＝10 m/s时，F2＝ P/v2 ＝6×104 N ❖ 据牛顿第二定律：a2＝ (F2-Ff)/m ＝0.02 m/s2.
❖ (3)当v＝36 km/h＝10 m/s时，列车匀速运 动，则发动机的实际功率P′＝Ffv＝5×105 W.
❖ (4)据牛顿第二定律得牵引力F′＝Ff＋ma＝ 3×105 N，在此过程中，速度增大，发动 机功率增大．
❖ 当功率为额定功率时速度大小为vm′，即vm′ ＝P/F′＝2 m/s
❖ 据vm′＝at，V F a
❖ 当F=f时，速度达最大值 Vm=P额/f，此后开始匀速 V 运动。
O
t
例题解析
❖ 一列火车总质量m＝500 t，机车发动机的额定功 率P＝6×105 W，在轨道上行驶时，轨道对列车 的阻力Ff是车重的0.01倍，g取10 m/s2，求：
❖ (1)火车在水平轨道上行驶的最大速度；
汽车的启动问题
汽车的定功率启动与匀加速启动
平直公路上，汽车以恒定功率P启动 （设阻力恒为f）
开始时，速度V很小，牵引力F很大，故F>f
V
P=FV
F
a=F- f
m a
平直公路上，汽车以恒定功率P启动 （设阻力恒为f）
❖ 当牵引力减到F=f时，a=0，速度达到最大值 Vm=P/f(若P恒为P额，则Vm=P额/f），此后开 始匀速运动。
V
O
t
平直公路上,汽车以加速度a匀加速 启动（设阻力恒为f）
❖ P=FV=(f+ma)at，可见P∝t
❖ ∵P≤P额
❖ ∴匀加速过程持续时间
t≤
P额
f ma a
匀加速过程的速度V=at不会超过P额/(f+ma)
平直公路上,汽车以加速度a匀加 速启动（设阻力恒为f）
P刚增到P额时，加速度仍为a，牵引力仍为 f+ma
❖ (2)在水平轨道上，发动机以额定功率P工作，当 行驶速度为v1＝1 m/s和v2＝10 m/s时，列车的瞬 时加速度a1、a2各是多少；
❖ (3)在水平轨道上以36 km/h速度匀速行驶时，发 动机的实际功率P′；
❖ (4)若火车从静止开始，保持0.5 m/s2的加速度做 匀加速运动，这一过程维持的最长时间．