第八章 專題強化　機車的兩種啟動方式 學案（學生版+教師版）—2024年春高中物理人教版必修二

這是一份第八章 專題強化　機車的兩種啟動方式 學案（學生版+教師版）—2024年春高中物理人教版必修二，共9頁。
專題強化　機車的兩種啟動方式 [學習目標]　 1.會分析機車以恒定功率和以恒定加速度啟動過程中各物理量的變化(重點)。 2.掌握機車啟動問題的分析思路和分析方法(難點)。 一、以恒定功率啟動 一汽車在水平路面上以恒定功率P從靜止開始加速運動，運動過程中受到的阻力大小為Ff： (1)機車功率指的是合力做功的功率(總功率)還是牽引力做功的功率？ (2)汽車在啟動過程中速度v、加速度a怎么變化？汽車的最大速度是多大？ (3)試在圖中定性畫出此過程中的v－t圖像。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 例1　一列火車總質(zhì)量m＝500 t，列車發(fā)動機的額定功率P＝1.2×106 W，在水平軌道上行駛時，軌道對列車的阻力Ff是車重力的0.01倍，g＝10 m/s2，求： (1)列車在水平軌道上行駛的最大速度； ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ (2)在水平軌道上，發(fā)動機以額定功率P工作，當行駛速度為v1＝10 m/s時，列車的瞬時加速度大小a1； (3)在水平軌道上以36 km/h的速度勻速行駛時，發(fā)動機的實際功率P′； ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ (4)若火車從靜止開始，額定功率保持不變啟動時，當加速度a＝0.5 m/s2時，列車的速度為多大。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 二、以恒定的加速度(牽引力)啟動 若一汽車在水平路面上以恒定加速度開始啟動，額定功率為P額，運動過程中受到的阻力大小為Ff。 (1)汽車勻加速運動過程中，牽引力如何變化？汽車的實際功率如何變化？ (2)當汽車的實際功率達到額定功率P額時，汽車的速度是多大？此時汽車的速度是否為最大速度？之后功率將如何變化？ (3)分析整個運動過程并畫出汽車運動的v－t圖像。 (4)畫出整個過程中汽車運動的P－t圖像。 (5)求出整個過程中汽車的最大速度。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 例2　在水平路面上運動的汽車的額定功率為60 kW，若其總質(zhì)量為5 t，在水平路面上所受到的阻力大小恒為5×103 N， (1)求汽車所能達到的最大速度的大小； (2)若汽車以0.5 m/s2的加速度由靜止開始做勻加速直線運動，這一過程能維持多長的時間； (3)若汽車以v2＝6 m/s的速度勻速行駛，汽車的實際功率多大。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 機車啟動問題中幾個物理量的求法 分析機車啟動問題，要抓住兩個核心公式：牛頓第二定律方程F－Ff＝ma，聯(lián)系著力和加速度；P＝Fv，聯(lián)系著力和速度。結(jié)合v－t圖像進行分析。 (1)機車的最大速度vm的求法 機車最終勻速前進時速度最大，此時a＝0，牽引力F大小等于阻力大小Ff，故vm＝eq \f(P,F)＝eq \f(P,Ff)。 (2)勻加速啟動持續(xù)時間的求法 牽引力F＝ma＋Ff，勻加速階段的末速度vm′＝eq \f(P額,ma＋Ff)，時間t＝eq \f(vm′,a)。 (3)瞬時加速度的求法 根據(jù)F＝eq \f(P,v)求出牽引力，則加速度a＝eq \f(F－Ff,m)。 例3　(2023·南京市高一校聯(lián)考期中)一輛汽車在水平路面上由靜止啟動，在前5 s內(nèi)做勻加速直線運動，5 s末達到額定功率，之后保持額定功率運動，其v－t圖像如圖所示。已知汽車的質(zhì)量m＝2×103 kg，汽車受到地面的阻力為車重力的0.1倍，g取10 m/s2，則(　　) A．在前5 s內(nèi)汽車的牽引力為4×103 N B．汽車的速度為15 m/s時加速度為1 m/s2 C．汽車的額定功率為40 kW D．前5 s內(nèi)摩擦力做功為－1.5×105 J 專題強化　機車的兩種啟動方式 [學習目標]　 1.會分析機車以恒定功率和以恒定加速度啟動過程中各物理量的變化(重點)。 2.掌握機車啟動問題的分析思路和分析方法(難點)。 一、以恒定功率啟動 一汽車在水平路面上以恒定功率P從靜止開始加速運動，運動過程中受到的阻力大小為Ff： (1)機車功率指的是合力做功的功率(總功率)還是牽引力做功的功率？ (2)汽車在啟動過程中速度v、加速度a怎么變化？汽車的最大速度是多大？ (3)試在圖中定性畫出此過程中的v－t圖像。 答案　(1)機車功率指的是發(fā)動機的功率，即牽引力做功的功率。 (2) (3)如圖所示： 例1　一列火車總質(zhì)量m＝500 t，列車發(fā)動機的額定功率P＝1.2×106 W，在水平軌道上行駛時，軌道對列車的阻力Ff是車重力的0.01倍，g＝10 m/s2，求： (1)列車在水平軌道上行駛的最大速度； (2)在水平軌道上，發(fā)動機以額定功率P工作，當行駛速度為v1＝10 m/s時，列車的瞬時加速度大小a1； (3)在水平軌道上以36 km/h的速度勻速行駛時，發(fā)動機的實際功率P′； (4)若火車從靜止開始，額定功率保持不變啟動時，當加速度a＝0.5 m/s2時，列車的速度為多大。 答案　(1)24 m/s　(2)0.14 m/s2　(3)5×105 W　(4)4 m/s 解析　(1)列車以額定功率工作，當牽引力等于阻力，即F＝Ff＝kmg時列車的加速度為零，速度最大，則vm＝eq \f(P,F)＝eq \f(P,kmg)＝24 m/s (2)v1＝10 m/s