2019高中物理第四章机械能和能源第2节功率3机车以恒定的加速度启动动力学分析学案2.doc

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1、1机车以恒定的加速度启动动力学分析机车以恒定的加速度启动动力学分析一、考点突破：一、考点突破：知识点知识点考纲要求考纲要求说明说明机车以恒定的加速度启动动力学分析1. 能够运用机车启动的特点解决机车的启动问题；2. 会自己动手推导、讨论、分析机车问题本知识点难度较大，综合性较强，过程较多，其中涉及到高一阶段除曲线运动外的几乎所有内容，如受力分析，牛顿第二定律，运动学公式及功率公式，匀变速运动和非匀变速运动，是与高考接轨的一个考点二、重难点提示：二、重难点提示：重点：重点：1. 理解解决机车启动问题的两个核心公式。2. 理解机车两种启动方式中各段的运动性质。难点：难点：1. 对两种启动方式的v-

2、t图象进行分析。2. 学会将牛顿第二定律及功率方程融入机车问题。机车以恒定加速度启动机车以恒定加速度启动1.1. 模型综述模型综述物体在牵引力（受功率和速度制约）作用下，从静止开始克服一定的阻力，加速度不发生变化，但受额定功率的限制，达到P额后加速度减小，速度增大，最终加速度等于零，速度达到最大值。【要点诠释要点诠释】（1）受力情况：如图所示，（2）功率特征：先增大到额定功率后以额定功率行驶。（3）机车的功率为牵引力的功率，而非合外力的功率。2.2. 模型特征模型特征（1 1）动态过程：）动态过程：2（2 2）这一过程的速度）这一过程的速度时间图象如图所示：时间图象如图所示：【重要提示重要提示

3、】注意区分匀加速结束时的速度和机车行驶的最大速度。注意区分匀加速结束时的速度和机车行驶的最大速度。【核心归纳核心归纳】1. 无论哪种启动方式，机车最终的最大速度都应满足：vmfFP，且以这个速度做匀速直线运动。2. 在用公式PFv计算机车的功率时，F是指机车的牵引力而不是机车所受到的合力。3. 恒定功率下的加速一定不是匀加速，这种加速过程发动机做的功可用WPt计算，不能用WFl计算（因为F是变力）。4. 以恒定牵引力加速时的功率一定不恒定，这种加速过程发动机做的功常用WFl计算，不能用WPt计算（因为功率P是变化的）。例题例题1 1 质量为m的汽车在平直路面上启动，启动过程的速度图象如图所示，

4、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（ ）A. 0t1时间内，汽车的牵引力等于m 11v t3B. t1t2时间内，汽车的功率等于11fvmFtv1C. 汽车运动过程中最大速度v111fmv F tv1D. t1t2时间内，汽车的平均速度小于12 2vv思路分析：思路分析：在0t1时间内，汽车匀加速运动时的加速度为11 tva ，牵引力11 tvmFmaFFff，故A错误；在t1-t2时间内，汽车的功率1 11)(vtvmFPf，故B正确；汽车的最大功率为：1FvP ，达到最大速度时有2vFPf，联立可得最大速度1 11) 1(vtFmvvfm，故C正确； 在

5、tl-t2时间内，汽车做变加速运动，该过程图线与时间轴围成的面积，大于匀变速过程的面积，即变加速的位移等于匀加速的位移，所以汽车的平均速度大于221vv ，故D错误。答案：答案：BC例题例题2 2 （四川高考）图示为修建高层建筑常用的塔式起重机。在起重机将质量m=5103 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的匀速运动。取g=10 m/s2,不计额外功。求：（1）起重机允许输出的最大功率。（2）重物做匀加速运动所经历的时间和起重机在第2秒末的输出功率。思路分析

6、：思路分析：（1）设起重机允许输出的最大功率为P0，重物达到最大速度时，拉力F0等于重力。00 mPF v0Fmg代入数据，有4 05.1 10PW；（2）匀加速运动结束时，起重机达到允许输出的最大功率，设此时重物受到的拉力为F，速度为v1，匀加速运动经历时间为t1,有：400 1PF vFmgma 11vat 代入数据，得：t1=5 s 当t=2 s时，重物处于匀加速运动阶段，设此时速度为v2，输出功率为P，则2vat 2PFv代入数据，得:P=2.04104W。答案答案：（1） 4 05.1 10PW （2） P=2.04104W【知识脉络知识脉络】以以 恒恒 定定 加加 速速 度度 启启

7、 动动 动动力力学学过过程程 运动学图象分析 注：v0为匀加速结束的速度；vm为匀速的速度，也是最大速度 满分训练：满分训练：一辆汽车在水平路面上匀速直线行驶，阻力恒定为Ff，t1时刻驶入一阻力为的路段Ff 2继续行驶，t2时刻驶出这段路，阻力恢复为Ff，行驶中汽车功率恒定，则汽车的速度v及牵引力F随时间t的变化图象可能是（ ）5思路分析：思路分析：0t1时间内，汽车做匀速运动，FFf，t1t2时间内PFv，随着v的增大，F减小，汽车做加速度逐渐减小的加速运动，t2时刻，FFf，汽车做减速运动，随着v的减小，F增大，汽车做加速度逐渐减小的减速运动，当FFf时做匀速运动，所以正确选项为A、C。 答案：答案：AC