(完整版)机车的两种启动方式课件
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。
第七章专题 二：功率的计算 机车的两种启动方式—人教版高中物理必修二课件 (共16张PPT)
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 图象如图4所示.下列说法正确的是 A.水平拉力大小为 F＝mvt00
√B.物体在 3t0 时间内位移大小为32v0t0
√
√√
4.(机车启动中的图象问题)(2018·武汉华中师大一附中期末考 试)质量为m的汽车在平直路面上启动，启动过程的速度－时间 图象如图5所示，从t1时刻起汽车的功率保持不变，整个运动 过程中汽车所受阻力恒为Ff，则
v1＋v2 A.t1～t2 时间内，汽车的平均速度等于 2
B.0～t1 时间内，汽车的牵引力等于 mvt11
专题强化二： 功率的计算 机车的两种启动方式
行唐县第一中学
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特点。 3.会计算机车运行的最大速度和匀加速运动的时间。
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
C.汽车的额定功率为40 kW
D.汽车的最大速度为20 m/s
针对训练 (2018·鹤壁市高一下学期期末)汽车在平直公路上以 速度v0匀速行驶，发动机功率为P0.快进入闹市区时司机减小了 油门，使汽车的功率立即减小一半并保持该功率继续行驶.下 列四个图象中，哪个正确表示了从司机减小油门开始，汽车的 速度与时间的关系图象
√
1.(以恒定功率启动)(2018·宜昌一中高一下学期期末)质量为m的
高中物理 第七章第3节 功率 机车的启动问题课件
P=F1v ↑
P=P额不变 v↑
F=P额/v ↓ a=(F-f)/m ↓
P=P额不变 F2=P额/vm=f
a=0 v= vm
第四页，共7页。
V
F
P
t
O 1.匀加速直线运动过程
t
(guòchéng)各物理量随
时 2.加间速变度化逐？渐(zhújiàn)减小的
加速运动过程中各物理量随时
间3.变匀化速？运动过程中各物理量
0
t 随时间(shíjiān)变化
第五页，共7页。
例：汽车发动机的功率(gōnglǜ)为P=60KW，汽车的质 量 为5000Kg，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10m/s2
试求：1汽车保持额定功率的大小由静止 启动后能达到的最大速度(sùdù)？
2若汽车从静止开始且保持以 a=0.5m/s2的加速度(sùdù)做匀速直线运动，这一 过程能维持多长时间以及汽车做匀变速直 线运动的最大速度(sùdù)？
V
第三页，共7页。
2.汽车以恒定加速度启动
汽车先做匀加速运动，再做变加速运动，最后做匀速运动。
fLeabharlann F1fFf
F2
匀加速运动(jiā sù变y加ù速n 运dò动nɡ)
A
B (jiā sù yùn
dònɡ)
vA=0
vB= P额/F
匀速运动 C (yúnsù
yùndòng) vC=vm
a=(F1-f)/m 不变
匀速运动 C (yúnsù vC= vm yùndòng)
P=P额不变 F2=P额/vm=f
a=0 v=vm
第二页，共7页。
a F牵 F f m F牵减小
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/s 2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．P(1)汽车以额定功率运行，其牵引力为 F＝v汽车达到最大速度后做匀速直线运动，所以F＝fP P 80×103v max＝F＝f ＝4 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P80×103v max′＝F′＝8 000m/s ＝ 10 m/s.v max′10所以匀加速运动的时间t ＝a＝2s＝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10m/s时的加速度为 ()A ． m/s 2B ．1 m/s 2C ． 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，P 30×1033由 P ＝Fv 得 f ＝F ＝v ＝ 15 N ＝2×10 N ；当 v ′＝ 10 m/s 时，其P 30×103 3 牵引力为 F ′＝ v ′＝ 10 N ＝3×10 N ，由牛顿第二定律得 a ＝F ′－ f 3×103－2×103 2 2m ＝ 2×103 m/s ＝ m/s .。
2021-高中物理人教版必修二课件：第七章 专题1 机车启动的两种方式
01专题1ꢀ机车启动的两种方式1．[华中师大一附中2018高一下期中]质量为m的汽车，启动后沿平直公路行驶，如果发动机的功率恒为P，且行驶中受到的阻力大小恒定，汽车能达到的最大速度为v.当汽车的瞬时速度为)解析当汽车匀速行驶时，有f＝F＝由牛顿第二定律得a＝2．[福建厦门双十中学2019高一下月考]质量为m的汽车在平直路面上启动，启动过程的v－t图像如图所示(OA段为直线)．从t时刻起汽车的功率保持不变，整个运动过程中汽车所受阻力恒为F，则(ꢀꢀ)C1f解析t～t时间内，汽车做变加速运动，平均速度不等于12根据牛顿第二定律知，汽车所受的合力F＝F－F＝ma＝m合f．汽车匀加速运动时有F－F＝ma，可得F＝F＋m，则汽车的故C正确f f．当速度最大时，牵引力等于阻力，则最大速度故D错误．3．(多选)质量为2×103kg、发动机的额定功率为80 kW的汽车在平直公路上行驶．若该汽车所受阻力大小恒为4×103N，则下列判断中正确的有(ꢀBDꢀ)A．汽车的最大速度是10 m/sB．汽车以2 m/s2的加速度匀加速启动，启动后第2 s末发动机的实际功率是32 kWC．汽车以2 m/s2的加速度匀加速启动，匀加速运动所能维持的时间为10 sD．若汽车保持额定功率启动，则当其速度为5 m/s时，加速度为6 m/s2解析当牵引力大小等于阻力时速度最大，根据P＝fv得，汽车的最大速度v＝m m，故A错误；根据牛顿第二定律得F－f＝ma，解得F＝f＋ma＝4 000 N＋2 000×2 N＝8 000 N，第2 s末的速度v＝at＝2×2 m/s＝4线运动的末速度v1＝，故W＝32m＝5 sN＝16 000 N，根据牛顿第二定律得汽车的加速度a′＝4．一赛车在平直赛道上以恒定功率200 kW加速，受到的阻力不变，加速度a和速度的倒数的关系如图所示，则赛车(ꢀꢀ)A．做匀加速直线运动B．质量为200 kgC．所受阻力大小为2 0牵引力大C小为2 000 N解析由题图可知，加速度变化，赛车不是做匀加速直线运动，故A错误；对赛车受力分析，受重力、支持力、牵引力和阻力，根据牛顿第二定律有F－f＝ma，其中F＝最大速度v＝100 m/s，由P＝fv可得f＝2 000 N，故C正确；图线的反向延长线与纵坐标的交点为a＝－4 m/s2，由故B错误；F′＝故D错误．5．[吉林扶余一中2018期中](多选)一汽车在平直路面上以一定功率(小于额定功率)匀速行驶，速度为v0，从t＝0时刻开始，将汽车发动机的输出功率调整为某个值并保持不变，设汽车行驶过程所受阻力恒定不变，则下列关于汽车从t＝0时刻开始的v－t图像中可能正确的是(ꢀꢀ)BC解析汽车匀速运动，牵引力等于阻力，此时P＝Fv＝fv，若在t＝0时刻将汽车发动机的输出功率调为某个恒定00值P1，且这个恒定值比P小，则根据P＝Fv可知瞬间牵引力减小，牵引力小于阻力，根据牛顿第二定律可知a1＝，故汽车做加速度减小的减速运动；若在t＝0时刻将汽车发动机的输出功率调为另一个恒定值P2，且这个恒定值比P大，则根据P＝Fv可知瞬间牵引力增大，根据牛顿第二定逐渐减小，则加速度减小，故汽车做加速度减小的加速运动．故B、C正确．6．[四川雅安中学2019高一下期中]汽车发动机的功率为60 kW，汽车的质量为4 t，当它行驶在坡度为α(sin α＝0.02)的长直公路上时，如图所示，它所受的摩擦阻力为车重的车所能达到的最大速度；(2)若汽车从静止开始以0.6 m/s2的加速度做匀加长时间？(3)当汽车以0.3 m/s2的加速度匀加速行驶的速度达到最大值时，汽车发动机做的功．(1)12.5 m/sꢀ(2)13.9 sꢀ(3)1×106 J解析(1)汽车在公路上匀速行驶，有F＝kmg＋mgsin α＝4 800 N，汽车所能达到的最大速度v m＝m/s.(2)汽车从静止开始，以a1＝0.6 m/s2的加速度匀加速行驶，由牛顿第二定律有F′－kmg－mgsin α＝ma1，解得F′＝ma＋kmg＋mgsin α＝7.2×103N，保持这一牵引力，汽车可达到匀加速行驶的最大速度v′，1m有v′m＝s≈13.9s.(3)汽车从静止开始，以a＝0.3 m/s2的加速度匀加速行驶，由牛顿第二定律有F″－kmg－mgsin α＝ma，解得F″＝ma＋222kmg＋m加速行驶的最大速度v″m2，有v″m＝m，汽车发动机做的功P′＝F″x＝1×106J.7．一辆汽车质量为1×103kg，最大功率为2×104W，在水平路面由静止开始做直线运动，最大速度为v，运动过程中汽车所受阻力恒定，发动机的最大牵引力为3×103N．其行驶过程中牵引力F与车速的倒数系如图所示．(1)根据图线ABC判断汽车做什么运动；(2)求v2的大小；(3)求整个运动过程中汽车的最大小．(1)AB段汽车做匀加速直线运动，BC段做加速度减小的加速运动，到达C点加速度为零，之后做匀速直线运动(2)20 m/sꢀ(3)2 m/s2解析(1)汽车从A到B牵引力F不变，阻力f不变，汽车做匀加速直线运动．图线BC的延长线过原点且斜率不变，则P 不变，则汽车做加速度减小的加速运动，到达C点达到最大速度v2，此后汽车做匀速直线运动．(2)汽车速度为v时，牵引力F＝1×103N，v＝212度最大，阻力f＝N＝1 000 N.根据牛顿第二定律得a＝m/s2＝2 m/s2.。
机车的两种启动方式_图文
例3、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使时 ，阻力是车重的0.1倍,(g=10m/s2)。 1、从静止启动后汽车保持额定功率不变， (1)汽车所能达到的最大速度是多大？ (2)当汽车的加速度为2m/s2时，速度多大 ？
(3)当汽车的速度为6m/s时，加速度多大？ 2、若汽车从静止开始，保持以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?
P
F
a
v
0
t0
t0
t0
t
第二种情况：汽车以恒定加速度启动
a 恒定
f 恒定
F牵恒定
P=F牵 v
v
P
匀加速运动
当P=P额时
a≠0
当a=0时
F牵=f
v P=F牵v F牵
f 恒定
a
变加速运动
v=vm
以vm做
匀速直线运动
2、机车以恒定加速度启动
F不变
v
a=(F-F阻)/m 不变
P=Fv
当P=P额 a≠0 v仍增大
P额一定， v增大
保持vm匀速
F=P/v
a= (F-F阻)/m
当F=F 阻 时a=0，v 达到vm
P
F
a
v
0
t0
t0
t0
t
课堂练习
例1、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。 若汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度 大小为2m/s，运动中的阻力不变。求：
机车的两种启动方式_图文.ppt
第一种情况：汽车以恒定功率启动
速度v
P 恒定
F牵
f 恒定
专题 机车启动的两种方式(课件)-高中物理(人教版2019必修第二册)
小试牛刀
2、（多选）按额定功率行驶的汽车，所受地面的阻力保持不变，
则（
）
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
CD
小试牛刀
3、(多选)火车从车站开出做匀加速运动，若阻力与速度成正比，则( ACD ) A．火车发动机的功率一定越来越大，牵引力越来越大 B．火车发动机的功率恒定不变，牵引力越来越小 C．当火车达到某一速率时，若要保持此速率做匀速运动，则发动机的功率这 时应减小 D．当火车达到某一速率时，若要保持此速率做匀速运动，则发动机的功率一 定跟此时速率的二次方成正比
牵引力为： F P额 80 000 N 5103 N
v
16
所以汽车的加速度为：a
F f m
5103 4103
2 103
=0.5 m/s2
答案： (1)4×103 N (2)5 s (3)48 kW (4)0.5 m/s2
小试牛刀
1、拖拉机耕地时一般比在道路上行驶时速度慢，这样做的主 要目的是( ) D A．节省燃料 B．提高柴油机的功率 C．提高传动机械的效率 D．增大拖拉机的牵引力
根据牛顿第二定律有: F–f=ma F=f+ma=4.5×103N 匀加速运动完毕时有:P=Pm ∵Pm=Fv ∴v=Pm／F=9.0×104 ／4.5×103m/s=20m/s ∵v=at ∴t=v／a=50s 错误解法:vm=at t=vm／a=90s
【例题】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？
高中物理第八章机械能守恒定律拓展课9机车的两种启动方式课件新人教版必修第二册
素养·目标要求 会分析两种机车启动方式中各物理量的变化并能进行相关计算．
拓展一 以恒定功率启动
【导思】 一汽车在水平路面上以恒定功率P从静止开始加速运动，运动过程 中受到的阻力大小为Ff. (1)机车功率指的是合力做功的功率(总功率)还是牵引力做功的功率？ (2)汽车在启动过程中速度v、加速度a怎么变化？汽车的最大速度是 多大？ (3)试在图中定性画出此过程中的v-t图像．
【典例】 例 3 一列火车总质量m ＝500 t，发动机的额定功率P＝6×105 W， 在水平直轨道上行驶时，轨道对火车的阻力Ff是火车重力的1010(g取10 m/s2)． (1)求火车在水平直轨道上行驶的最大速度； (2)在水平直轨道上，发动机以额定功率P工作，求当行驶速度分别 为v1＝1 m/s和v2＝10 m/s时，火车的瞬时加速度a1、a2的大小； (3)火车在水平直轨道上以36 km/h的速度匀速行驶时，求发动机的实 际功率P′； (4)若火车从静止开始，保持0.5 m/s2的加速度做匀加速直线运动，求
【归纳】
机车以恒定功率启动后，若运动过程中所受阻力Ff不变，由于牵引
力F＝
Pv，随着v增大，牵引
力F减小．根
据a
＝F−Ff
m
可知，当速度增
大
时，加速度a减小，直至F＝Ff时，加速度a减小为零，机车达到最大
速度vm，此后机车以速度vm做匀速直线运动．
【总结】(1)这一过程中机车的运动情况：
①没有达到最大速度时，机车做加速度逐渐减小的变加速直线运动， 有F－Ff＝ma，F＝Pv；
答案：B
例 2 在水平路面上运动的汽车的额定功率为100 kW，质量为10 t， 设阻力大小恒定，且为车重力的110(g取10 m/s2)，汽车以不变的额定功 率从静止启动．
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vmax
P F阻
P 0.1mg
60 103 0.1 5 103 10 m/s
12
m/s.
（2）当v1=2 m/s时，设此时牵引力为F1
F1
P v1
60103 2
N 3104
N,
由牛顿第二定律得F1-F阻=ma,所以
a
F1 mg
m
3 104
0.1 5103 10 5 103
m / s2
5
达到最大 速度vm
1、先匀加速再变加速最后匀变速加。速直线运动
2、当F=F阻时速度最大。
2、以恒定的牵引力F启动
特 1、先匀加速再变加速最后匀速。
点 2、当F=F阻时速度最大。
图像：
v vm
匀速
变加速
匀加速
t
• 第一种方式： 汽车以恒定功率启动
• 第二种方式： 汽车以恒定加速度启动
v
匀速 变加速
不是指合外力或阻力的功率。
（ 例1 2010年郑州高一检测）质量为 m=5×103 kg的汽车在水平公路上行驶，阻力是 车重的0.1倍.让车保持额定功率为60 kW,从静止 开始行驶，求（g取10 m/s2）： （1）汽车达到的最大速度vmax; （2）汽车车速v1=2 m/s时的加速度.
【解析】（1）由P=Fv=F阻vmax得：
牵引力
m
F↓
加速度
a↓
F>f a>0
图像：
匀速 变加速
F=F阻，a=0 v最大
➢汽车的两种运动状态
1、没有达到最大速度时，有瞬时加速度。 汽车做加速度逐渐减小的变加速运动。
F牵 F阻 ma
F牵
P额 v
2、达到最大速度时，a=0。此后做匀速直线运动。
vm
P额 F牵
P额 f
注意：发动机的功率指牵引力的功率而
专题 专题：机车的两种启动方式
v
➢汽车的功率
v
汽车在行驶的过程中，发动机的最大功率等于额定功率。
P = F·v
汽
的 实
的 牵
的 瞬
1、以额定功率P额启动;
际
引时
功
力 速 2、以恒定的加速度启动。
率
度
1、以额定功率P额启动
v
瞬时速度
F牵
P额 v
V↑
a F牵 f阻
vm
匀速
变加速
匀加速
t
共同点:当F牵=F阻,a=0,汽车做匀速直 线运动时, v达最大值, vm=P额/ F阻。
m / s2.
【点评】机车以额定功率启动时，其运动可分为两个过程： 第一个过程是加速度逐渐减小的变加速直线运动，第二个 过程就是匀速直线运动.
2、以恒定的牵引力F启动 P<P额，继续匀加速
加速度 a一定
v=at
牵引力 速度v 不变 功率P
P Fv
匀加速直线运动 达到P额时 保持P额 v F
F>F阻 继续加速 a