第八章 专题强化　机车的两种启动方式 学案（学生版+教师版）—2024年春高中物理人教版必修二

这是一份第八章 专题强化　机车的两种启动方式 学案（学生版+教师版）—2024年春高中物理人教版必修二，共9页。
专题强化　机车的两种启动方式[学习目标]　1.会分析机车以恒定功率和以恒定加速度启动过程中各物理量的变化(重点)。2.掌握机车启动问题的分析思路和分析方法(难点)。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？(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。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________例1　一列火车总质量m＝500 t，列车发动机的额定功率P＝1.2×106 W，在水平轨道上行驶时，轨道对列车的阻力Ff是车重力的0.01倍，g＝10 m/s2，求：(1)列车在水平轨道上行驶的最大速度；________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(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＝10 m/s时，列车的瞬时加速度大小a1；(3)在水平轨道上以36 km/h的速度匀速行驶时，发动机的实际功率P′；________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(4)若火车从静止开始，额定功率保持不变启动时，当加速度a＝0.5 m/s2时，列车的速度为多大。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________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？(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？(3)分析整个运动过程并画出汽车运动的v－t图像。(4)画出整个过程中汽车运动的P－t图像。(5)求出整个过程中汽车的最大速度。________________________________________________________________________________________________________________________________________________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恒为5×103 N，(1)求汽车所能达到的最大速度的大小；(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；(3)若汽车以v2＝6 m/s的速度匀速行驶，汽车的实际功率多大。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________机车启动问题中几个物理量的求法分析机车启动问题，要抓住两个核心公式：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a＝0，牵引力F大小等于阻力大小Ff，故vm＝eq \f(P,F)＝eq \f(P,Ff)。(2)匀加速启动持续时间的求法牵引力F＝ma＋Ff，匀加速阶段的末速度vm′＝eq \f(P额,ma＋Ff)，时间t＝eq \f(vm′,a)。(3)瞬时加速度的求法根据F＝eq \f(P,v)求出牵引力，则加速度a＝eq \f(F－Ff,m)。例3　(2023·南京市高一校联考期中)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m＝2×103 kg，汽车受到地面的阻力为车重力的0.1倍，g取10 m/s2，则(　　)A．在前5 s内汽车的牵引力为4×103 NB．汽车的速度为15 m/s时加速度为1 m/s2C．汽车的额定功率为40 kWD．前5 s内摩擦力做功为－1.5×105 J专题强化　机车的两种启动方式[学习目标]　1.会分析机车以恒定功率和以恒定加速度启动过程中各物理量的变化(重点)。2.掌握机车启动问题的分析思路和分析方法(难点)。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？(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。答案　(1)机车功率指的是发动机的功率，即牵引力做功的功率。(2)(3)如图所示：例1　一列火车总质量m＝500 t，列车发动机的额定功率P＝1.2×106 W，在水平轨道上行驶时，轨道对列车的阻力Ff是车重力的0.01倍，g＝10 m/s2，求：(1)列车在水平轨道上行驶的最大速度；(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＝10 m/s时，列车的瞬时加速度大小a1；(3)在水平轨道上以36 km/h的速度匀速行驶时，发动机的实际功率P′；(4)若火车从静止开始，额定功率保持不变启动时，当加速度a＝0.5 m/s2时，列车的速度为多大。答案　(1)24 m/s　(2)0.14 m/s2　(3)5×105 W　(4)4 m/s解析　(1)列车以额定功率工作，当牵引力等于阻力，即F＝Ff＝kmg时列车的加速度为零，速度最大，则vm＝eq \f(P,F)＝eq \f(P,kmg)＝24 m/s(2)v1＝10 m/s