2020高中物理第四章机械能和能源第2节功率2机车以恒定的功率启动动力学分析学案2

2020高中物理第四章机械能和能源第2节功率2机车以恒定的功率启动动力学分析学案2

机车以恒定的功率启动动力学分析 一、考点突破：‎ 知识点 考纲要求 说明 机车以恒定的功率启动动力学分析 ‎1. 掌握恒定功率启动中的动力学关系；‎ ‎2. 会根据启动特点分析机车运动过程中的物理量的关系 本节是功率这节的补充内容，难度较大，综合性较强，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，是与高考接轨的一个考点 二、重难点提示： ‎ 重点：1. 理解解决机车启动问题的两个核心公式。‎ ‎ 2. 理解机车恒定功率启动方式中各段的运动性质。‎ 难点：1. 学会分析机车启动问题中的解题关键及突破点。‎ ‎ 2. 对恒定功率启动方式的v-t图象分析。‎ 以恒定功率启动的方式 ‎1. 模型综述 物体在牵引力（受功率和速度制约）作用下，从静止开始运动，克服一定的阻力，加速度逐渐变化，最终加速度等于零，速度达到最大值。‎ ‎【要点诠释】‎ ‎（1）受力情况如图所示；‎ ‎（2）功率特征：P=P额=Fv 为一恒定值；‎ ‎（3）机车的功率为牵引力的功率，而非合外力的功率。‎ ‎2. 模型特征 ‎（1）动态过程：‎ 3‎ ‎（2）这一过程的速度—时间图象如图所示：‎ 例题1 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，汽车行驶过程中受到的摩擦阻力大小一定，汽车速度能够达到的最大值为v，那么当汽车的车速为v/4时，汽车的瞬时加速度的大小为（ ）‎ A. B. C. D. ‎ 思路分析：汽车速度达到最大值后，将匀速前进，根据功率与速度关系公式和共点力平衡条件 ‎  ①‎ ‎ ②‎ 当汽车的车速为时 ‎ ③‎ 根据牛顿第二定律 ‎ ④‎ 由①～④式，可求得，C正确。‎ 答案：C 例题2 汽车发动机的额定功率为60kW，汽车的质量为5t,汽车在水平路面上行驶时，车所受阻力为车重的0.1倍（g=‎10m/s2）,当汽车保持额定功率不变从静止启动后,求： ‎ ‎（1）汽车所能达到的最大速度为多少? ‎ ‎（2）当汽车加速度为‎2m/s2时的速度为多大？ ‎ 思路分析：（1），当达到最大速度时，设牵引力为，此时, 则根据得，‎ ‎（2）当时,设牵引力为，由牛顿第二定律,得 则根据得 3‎ 答案：  ‎ ‎【高频疑点】在机车启动模型中，当功率瞬间发生变化时，速度不能突变，故牵引力瞬间发生变化，在动态分析过程中要抓住功率和牵引力这两个物理量的特点。‎ 满分训练：‎ 汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶，发动机功率为P，牵引力为F0，t1时刻，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，到t2时刻，汽车又恢复了匀速直线运动，能正确表示这一过程中汽车牵引力F随时间t、速度v随时间t变化的图象是（ ）‎ 思路分析：汽车以功率、速度匀速行驶时，牵引力与阻力平衡，当司机减小油门，使汽车的功率减为时，根据得知，汽车的牵引力突然减小到原来的一半，即为，而地面对汽车的阻力没有变化，则汽车开始做减速运动，由于功率保持为，随着速度的减小，牵引力逐渐增大，根据牛顿第二定律得知，汽车的加速度逐渐减小，做加速度减小的变减速运动，当汽车再次匀速运动时，牵引力与阻力再次平衡，大小相等，由得知，此时汽车的速度为原来的一半，AD正确。‎ 答案：AD 3‎