高中物理新教材同步必修第二册课件+讲义 第8章 专题强化　机车的两种启动方式

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高中物理新教材同步课件必修第二册高中物理新教材特点分析（一）趣味性强，激发学生学习兴趣 在新时代教育制度的改革深化下，学生对于物理课程内容的学习兴趣可以带动学生不断地进行探究。物理课程教学引入趣味性较高的新教材内容，充实物理课堂，引入信息技术，利用多媒体等新时代信息化的教学手段，利用更加直观、动态化的、可观察的教学手段，向学生们展示物理教学课程当中那些抽象的知识点，不断地吸引学生们的好奇心与兴趣力，让学生在物理课堂上能够充分感受到物理的魅力所在。（二）实践性高，高效落实理论学习 在现代化教育课程的背景之下，新课程改革理念越来越融入生活与学习的方方面面，新教材逐步的显现出强大影响力。（三）灵活性强，助力课程目标达成 随着教育制度体系的改革，通过新时代新教材内容的融入，教师不断地革新教学手段，整合线上以及线下的教育资源内容，可以为物理课堂增添新的活力与生机。第八章JICHEDELIANGZHONGQIDONGFANGSHI专题强化　机车的两种启动方式探究重点 提升素养 / 专题强化练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.学习目标内容索引探究重点　提升素养Part　1一、以恒定功率启动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？导学探究答案　机车功率指的是发动机的功率，即牵引力做功的功率.(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？导学探究答案(3)试在图中定性画出此过程中的v－t图像.导学探究答案　如图所示： 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0.1倍(g取10 m/s2)，汽车以不变的额定功率从静止启动，则：(1)汽车的加速度如何变化？例1答案　见解析若汽车以不变的额定功率从静止启动，v变大，由P额＝Fv知，牵引力F减小，根据牛顿第二定律有F－Ff＝ma，可知汽车的加速度逐渐减小到零.(2)当汽车的加速度为2 m/s2时，速度为多大？答案　见解析F－Ff＝ma1P额＝Fv1(3)汽车在运动过程中所能达到的最大速度的大小是多少？答案　见解析当汽车速度达到最大时，a2＝0，F′＝Ff，故二、以恒定的加速度(牵引力)启动若一汽车在水平路面上以恒定加速度开始启动，额定功率为P额，运动过程中受到的阻力大小为Ff.(1)汽车匀加速运动过程中，牵引力如何变化？汽车的实际功率如何变化？导学探究答案　由题意知a不变，Ff不变，由F－Ff＝ma知，F也不变，由P＝Fv知，此过程汽车的实际功率P增大.(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？导学探究答案　刚达到额定功率时，F－Ff＝ma此后汽车功率不变，速度继续增大，此时速度不是最大速度.(3)分析整个运动过程并画出汽车运动的v－t图像.导学探究答案　如图所示：汽车先做匀加速直线运动，当功率达到额定功率后做加速度减小的加速运动，最终做匀速直线运动.(4)画出整个过程中汽车运动的P－t图像.导学探究答案　如图所示：(5)求出整个过程中汽车的最大速度. 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恒为5×103 N，求：(1)汽车所能达到的最大速度的大小；例2答案　12 m/s(2)若汽车以0.5 m/s2的加速度由静止开始做匀加速直线运动，这一过程能维持多长的时间；答案　16 s汽车以恒定的加速度a做匀加速直线运动，能够达到的最大速度为v，由v＝at得这一过程维持的时间为t＝16 s.(3)若汽车以额定功率启动，则汽车的车速为v1＝2 m/s时的加速度多大；答案　5 m/s2(4)若汽车以v2＝6 m/s的速度匀速行驶，汽车的实际功率多大.答案　3×104 WP′＝Ffv2＝3×104 W.一辆汽车在水平路面上由静止启动，在前5 s内做匀加速直线运动，5 s末达到额定功率，之后保持额定功率运动，其v－t图像如图所示.已知汽车的质量为m＝2×103 kg，汽车受到的阻力大小恒为车重力的 ，g取10 m/s2，则A.汽车在前5 s内受到的阻力大小为200 NB.前5 s内的牵引力大小为6×103 NC.汽车的额定功率为40 kWD.汽车的最大速度为20 m/s√由题图知前5 s内的加速度a＝ ＝2 m/s2，由牛顿第二定律知前5 s内的牵引力大小为F＝Ff＋ma＝(2 000＋2×103×2) N＝6×103 N，选项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＝ ＝30 m/s，选项C、D错误.机车启动问题中几个物理量的求法分析机车启动问题，要抓住两个核心方程：牛顿第二定律方程F－Ff＝ma联系着力和加速度，P＝Fv联系着力和速度.结合v－t图像进行分析.(1)机车的最大速度vm的求法.机车最终匀速前进时速度最大，此时牵引力F大小等于阻力大小Ff，故方法总结方法总结返回专题强化练Part　21.(2021·苏州市吴中区苏苑高级中学高一期中)质量为m的汽车启动后沿平直路面行驶，如果发动机的功率恒为P，且行驶过程中受到的阻力大小一定.当汽车速度为v时，汽车做匀速运动；当汽车速度为 时，汽车的瞬时加速度大小为√1234567891011当汽车速度为v时，汽车做匀速运动，则F＝Ff1234567891011根据牛顿第二定律得：F－Ff＝ma，则F＝Ff＋ma＝1 000 N＋5 000×2 N＝11 000 N，汽车第1 s末的速度大小为v＝at＝2×1 m/s＝2 m/s，所以汽车启动后第1 s末发动机的瞬时功率为：P＝Fv＝11 000×2 W＝22 000 W＝22 kW，故B正确.2.质量为5 t的汽车，在水平路面上以加速度a＝2 m/s2启动，所受阻力大小恒为1.0×103 N，汽车启动后第1 s末(未达到额定功率)发动机的瞬时功率是A.2 kW B.22 kW C.1.1 kW D.20 kW√12345678910113.质量为m的汽车，它的发动机的额定功率为P，沿一倾角为α的坡路向上行进，设坡路足够长，摩擦阻力是汽车重力的k倍，重力加速度为g，汽车在上坡过程中最大速度为√12345678910114.(多选)一起重机的钢绳由静止开始匀加速提起质量为m的重物，当重物的速度为v1时，起重机的有用功率达到最大值P，之后起重机保持该功率不变，继续提升重物，直到以最大速度v2匀速上升为止，重物上升的高度为h，重力加速度为g，不计空气阻力，则整个过程中，下列说法正确的是1234567891011√√√由F－mg＝ma和P＝Fv可知，重物匀加速上升过程中钢绳拉力大于重力且不变，达到最大功率P后，随着v增加，钢绳拉力F变小，12345678910115.(多选)如图所示是一汽车在平直路面上启动的v－t图像，从t1时刻起汽车的功率保持不变，由图像可知A.0～t1时间内，汽车的牵引力增大，加速度增大， 功率不变B.0～t1时间内，汽车的牵引力不变，加速度不变， 功率增大C.t1～t2时间内，汽车的牵引力减小，加速度减小D.t1～t2时间内，汽车的牵引力不变，加速度不变√1234567891011√6.(多选)(2021·成都市高一期末)小明骑电动平衡车从静止开始以a＝1 m/s2的恒定加速度在水平直路上启动，经过t＝30 s速度达到最大vm＝10 m/s.已知小明和电动平衡车的总质量m＝80 kg，所受阻力Ff＝80 N恒定不变.下列判断正确的是A.平衡车在30 s内一直做匀加速运动B.平衡车的额定输出功率为800 WC.平衡车在10 s末的功率为800 WD.平衡车匀加速运动持续了10 s√√1234567891011平衡车在30 s内先做匀加速运动，当达到额定功率时做加速度减小的加速运动，当加速度为零时速度最大，选项A错误；平衡车的额定输出功率为P＝Ffvm＝80×10 W＝800 W，选项B正确；平衡车匀加速阶段的牵引力F＝ma＋Ff＝160 N则在10 s末的功率为额定功率800 W，选项C正确，D错误.12345678910117.汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶，发动机功率为P；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.图示四个图像中能正确表示从司机减小油门开始，汽车的速度与时间关系的是1234567891011√8.汽车发动机的额定功率为30 kW，质量为2 000 kg，当汽车在水平路面上行驶时受到的阻力为车重的0.1倍，若汽车从静止开始保持1 m/s2的加速度做匀加速直线运动，求：(1)汽车在路面上能达到的最大速度； 1234567891011答案　15 m/s汽车有最大速度时，牵引力与阻力平衡，由此可得：P＝Ffvm 解得：vm＝15 m/s(2)匀加速直线运动过程能持续多长时间；1234567891011答案　7.5 s若汽车从静止做匀加速直线运动，则当功率达到额定功率时，匀加速运动结束在此过程中，F－Ff＝ma根据P＝Fv 以及v＝at 可解得：t＝7.5 s(3)当汽车速度为10 m/s时的加速度大小.1234567891011答案　0.5 m/s2当汽车速度为10 m/s时根据P＝F1v1及F1－Ff＝ma1可求得加速度a1＝0.5 m/s2.9.如图所示为修建高层建筑常用的塔式起重机.在起重机将质量为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，保持该功率直到重物做vm＝1.02 m/s的匀速直线运动.取g＝10 m/s2，不计额外功.求：(1)起重机允许的最大输出功率；1234567891011答案　5.1×104 W设起重机允许的最大输出功率为P0，重物达到最大速度时拉力F0等于重力，则有P0＝F0vm，F0＝mg可得P0＝mgvm＝5.1×104 W；1234567891011(2)重物做匀加速直线运动所经历的时间和起重机在第2 s末的输出功率.1234567891011答案　5 s　2.04×104 W匀加速直线运动结束时，起重机达到允许的最大输出功率，设此时重物受到的拉力为F，速度为v1，匀加速运动经历的时间为t1则有：P0＝Fv1，F－mg＝ma，v1＝at1联立并代入数据得，t1＝5 s，F＝5.1×104 N第2 s末，重物处于匀加速运动阶段设此时速度为v2，输出功率为P有v2＝at2，P＝Fv2联立并代入数据解得：P＝2.04×104 W.123456789101110.一赛车在平直赛道上以恒定功率200 kW加速运动，受到的阻力不变，加速度a和速度v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2 000 ND.v′＝50 m/s时牵引力大小为2 000 N1234567891011√由题图可知，加速度变化，赛车不做匀加速直线运动，故A错误；当赛车的速度最大时，加速度为零，由题图可知最大速度v＝100 m/s，此时有P＝Ffv，可得Ff＝2 000 N，故C正确；1234567891011汽车在坡路上行驶，所受阻力分为两部分，即F阻＝kmg＋mgsin α＝4 800 N又因为F＝F阻时，P＝F阻·vm，所以11.汽车发动机的额定功率为60 kW，汽车的质量为4吨，当它行驶在坡度为α(sin α＝0.02)的长直公路上时，如图所示，所受摩擦力为车重力的0.1倍(不计空气阻力，g取10 m/s2)，求：(结果均保留三位有效数字)(1)汽车所能达到的最大速度的大小；答案　12.5 m/s1234567891011(2)若汽车从静止开始以0.6 m/s2的加速度做匀加速直线运动，则此过程能维持多长时间；1234567891011答案　13.9 s汽车从静止开始，以a＝0.6 m/s2的加速度匀加速行驶，有F′－kmg－mgsin α＝ma，所以F′＝ma＋kmg＋mgsin α＝4×103×0.6 N＋4 800 N＝7.2×103 N；保持这一牵引力，汽车可达到匀加速行驶的最大速度vm′，有1234567891011汽车在匀加速阶段行驶时做功为(3)当汽车从静止开始以0.6 m/s2的加速度匀加速行驶直到速度达到最大值的过程中，汽车做功为多少.1234567891011答案　4.16×105 J返回