高中物理 第四章 機(jī)械能和能源 第2節(jié) 功率 3 機(jī)車以恒定的加速度啟動(dòng)動(dòng)力學(xué)分析學(xué)案 教科版必修2.doc

機(jī)車以恒定的加速度啟動(dòng)動(dòng)力學(xué)分析一、考點(diǎn)突破：知識(shí)點(diǎn)考綱要求說(shuō)明機(jī)車以恒定的加速度啟動(dòng)動(dòng)力學(xué)分析1. 能夠運(yùn)用機(jī)車啟動(dòng)的特點(diǎn)解決機(jī)車的啟動(dòng)問(wèn)題；2. 會(huì)自己動(dòng)手推導(dǎo)、討論、分析機(jī)車問(wèn)題本知識(shí)點(diǎn)難度較大，綜合性較強(qiáng)，過(guò)程較多，其中涉及到高一階段除曲線運(yùn)動(dòng)外的幾乎所有內(nèi)容，如受力分析，牛頓第二定律，運(yùn)動(dòng)學(xué)公式及功率公式，勻變速運(yùn)動(dòng)和非勻變速運(yùn)動(dòng)，是與高考接軌的一個(gè)考點(diǎn)二、重難點(diǎn)提示：重點(diǎn)：1. 理解解決機(jī)車啟動(dòng)問(wèn)題的兩個(gè)核心公式。 2. 理解機(jī)車兩種啟動(dòng)方式中各段的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。難點(diǎn)：1. 對(duì)兩種啟動(dòng)方式的v-t圖象進(jìn)行分析。 2. 學(xué)會(huì)將牛頓第二定律及功率方程融入機(jī)車問(wèn)題。機(jī)車以恒定加速度啟動(dòng)1. 模型綜述物體在牽引力（受功率和速度制約）作用下，從靜止開(kāi)始克服一定的阻力，加速度不發(fā)生變化，但受額定功率的限制，達(dá)到P額后加速度減小，速度增大，最終加速度等于零，速度達(dá)到最大值?！疽c(diǎn)詮釋】（1）受力情況：如圖所示，（2）功率特征：先增大到額定功率后以額定功率行駛。（3）機(jī)車的功率為牽引力的功率，而非合外力的功率。2. 模型特征（1）動(dòng)態(tài)過(guò)程：（2）這一過(guò)程的速度時(shí)間圖象如圖所示：【重要提示】注意區(qū)分勻加速結(jié)束時(shí)的速度和機(jī)車行駛的最大速度?！竞诵臍w納】1. 無(wú)論哪種啟動(dòng)方式，機(jī)車最終的最大速度都應(yīng)滿足：vm，且以這個(gè)速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)。2. 在用公式PFv計(jì)算機(jī)車的功率時(shí)，F(xiàn)是指機(jī)車的牽引力而不是機(jī)車所受到的合力。3. 恒定功率下的加速一定不是勻加速，這種加速過(guò)程發(fā)動(dòng)機(jī)做的功可用WPt計(jì)算，不能用WFl計(jì)算（因?yàn)镕是變力）。4. 以恒定牽引力加速時(shí)的功率一定不恒定，這種加速過(guò)程發(fā)動(dòng)機(jī)做的功常用WFl計(jì)算，不能用WPt計(jì)算（因?yàn)楣β蔖是變化的）。 例題1 質(zhì)量為m的汽車在平直路面上啟動(dòng)，啟動(dòng)過(guò)程的速度圖象如圖所示，從t1時(shí)刻起汽車的功率保持不變，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中汽車所受阻力恒為Ff，則（ ）A. 0t1時(shí)間內(nèi)，汽車的牽引力等于m B. t1t2時(shí)間內(nèi)，汽車的功率等于 v1C. 汽車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中最大速度v v1D. t1t2時(shí)間內(nèi)，汽車的平均速度小于思路分析：在0t1時(shí)間內(nèi)，汽車勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度為，牽引力，故A錯(cuò)誤；在t1-t2時(shí)間內(nèi)，汽車的功率，故B正確；汽車的最大功率為：，達(dá)到最大速度時(shí)有，聯(lián)立可得最大速度，故C正確； 在tl-t2時(shí)間內(nèi)，汽車做變加速運(yùn)動(dòng)，該過(guò)程圖線與時(shí)間軸圍成的面積，大于勻變速過(guò)程的面積，即變加速的位移等于勻加速的位移，所以汽車的平均速度大于，故D錯(cuò)誤。答案：BC例題2 （四川高考）圖示為修建高層建筑常用的塔式起重機(jī)。在起重機(jī)將質(zhì)量m=5103 kg的重物豎直吊起的過(guò)程中，重物由靜止開(kāi)始向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度a=0.2 m/s2，當(dāng)起重機(jī)輸出功率達(dá)到其允許的最大值時(shí)，保持該功率直到重物做vm=1.02 m/s的勻速運(yùn)動(dòng)。取g=10 m/s2,不計(jì)額外功。求：（1）起重機(jī)允許輸出的最大功率。（2）重物做勻加速運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間和起重機(jī)在第2秒末的輸出功率。思路分析：（1）設(shè)起重機(jī)允許輸出的最大功率為P0，重物達(dá)到最大速度時(shí)，拉力F0等于重力。 代入數(shù)據(jù)，有；（2）勻加速運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)，起重機(jī)達(dá)到允許輸出的最大功率，設(shè)此時(shí)重物受到的拉力為F，速度為v1，勻加速運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷時(shí)間為t1,有： 代入數(shù)據(jù)，得：t1=5 s 當(dāng)t=2 s時(shí)，重物處于勻加速運(yùn)動(dòng)階段，設(shè)此時(shí)速度為v2，輸出功率為P，則 代入數(shù)據(jù)，得:P=2.04104W。答案：（1） （2） P=2.04104W【知識(shí)脈絡(luò)】 滿分訓(xùn)練：一輛汽車在水平路面上勻速直線行駛，阻力恒定為Ff，t1時(shí)刻駛?cè)胍蛔枇榈穆范卫^續(xù)行駛，t2時(shí)刻駛出這段路，阻力恢復(fù)為Ff，行駛中汽車功率恒定，則汽車的速度v及牽引力F隨時(shí)間t的變化圖象可能是（）思路分析：0t1時(shí)間內(nèi)，汽車做勻速運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)Ff，t1t2時(shí)間內(nèi)PFv，隨著v的增大，F(xiàn)減小，汽車做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，t2時(shí)刻，F(xiàn)<Ff，汽車做減速運(yùn)動(dòng)，隨著v的減小，F(xiàn)增大，汽車做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)FFf時(shí)做勻速運(yùn)動(dòng)，所以正確選項(xiàng)為A、C。答案：AC