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

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機(jī)車以恒定的功率啟動(dòng)動(dòng)力學(xué)分析 一、考點(diǎn)突破： 知識(shí)點(diǎn) 考綱要求 說明 機(jī)車以恒定的功率啟動(dòng)動(dòng)力學(xué)分析 1. 掌握恒定功率啟動(dòng)中的動(dòng)力學(xué)關(guān)系； 2. 會(huì)根據(jù)啟動(dòng)特點(diǎn)分析機(jī)車運(yùn)動(dòng)過程中的物理量的關(guān)系 本節(jié)是功率這節(jié)的補(bǔ)充內(nèi)容，難度較大，綜合性較強(qiáng)，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，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)問題的兩個(gè)核心公式。 2. 理解機(jī)車恒定功率啟動(dòng)方式中各段的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。 難點(diǎn)：1. 學(xué)會(huì)分析機(jī)車啟動(dòng)問題中的解題關(guān)鍵及突破點(diǎn)。 2. 對(duì)恒定功率啟動(dòng)方式的v-t圖象分析。 以恒定功率啟動(dòng)的方式 1. 模型綜述 物體在牽引力（受功率和速度制約）作用下，從靜止開始運(yùn)動(dòng)，克服一定的阻力，加速度逐漸變化，最終加速度等于零，速度達(dá)到最大值。 【要點(diǎn)詮釋】 （1）受力情況如圖所示； （2）功率特征：P=P額=Fv 為一恒定值； （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)過程： （2）這一過程的速度—時(shí)間圖象如圖所示： 例題1 質(zhì)量為m的汽車，啟動(dòng)后沿平直路面行駛，如果發(fā)動(dòng)機(jī)的功率恒為P，汽車行駛過程中受到的摩擦阻力大小一定，汽車速度能夠達(dá)到的最大值為v，那么當(dāng)汽車的車速為v/4時(shí)，汽車的瞬時(shí)加速度的大小為（ ） A. B. C. D. 思路分析：汽車速度達(dá)到最大值后，將勻速前進(jìn)，根據(jù)功率與速度關(guān)系公式和共點(diǎn)力平衡條件 ① ② 當(dāng)汽車的車速為時(shí) ③ 根據(jù)牛頓第二定律 ④ 由①～④式，可求得，C正確。 答案：C 例題2 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為60kW，汽車的質(zhì)量為5t,汽車在水平路面上行駛時(shí)，車所受阻力為車重的0.1倍（g=10m/s2）,當(dāng)汽車保持額定功率不變從靜止啟動(dòng)后,求： （1）汽車所能達(dá)到的最大速度為多少? （2）當(dāng)汽車加速度為2m/s2時(shí)的速度為多大？ 思路分析：（1），當(dāng)達(dá)到最大速度時(shí)，設(shè)牽引力為，此時(shí),則根據(jù)得， （2）當(dāng)時(shí),設(shè)牽引力為，由牛頓第二定律,得 則根據(jù)得 答案： 【高頻疑點(diǎn)】在機(jī)車啟動(dòng)模型中，當(dāng)功率瞬間發(fā)生變化時(shí)，速度不能突變，故牽引力瞬間發(fā)生變化，在動(dòng)態(tài)分析過程中要抓住功率和牽引力這兩個(gè)物理量的特點(diǎn)。 滿分訓(xùn)練： 汽車在平直公路上以速度v0勻速行駛，發(fā)動(dòng)機(jī)功率為P，牽引力為F0，t1時(shí)刻，司機(jī)減小了油門，使汽車的功率立即減小一半，并保持該功率繼續(xù)行駛，到t2時(shí)刻，汽車又恢復(fù)了勻速直線運(yùn)動(dòng)，能正確表示這一過程中汽車牽引力F隨時(shí)間t、速度v隨時(shí)間t變化的圖象是（ ） 思路分析：汽車以功率、速度勻速行駛時(shí)，牽引力與阻力平衡，當(dāng)司機(jī)減小油門，使汽車的功率減為時(shí)，根據(jù)得知，汽車的牽引力突然減小到原來的一半，即為，而地面對(duì)汽車的阻力沒有變化，則汽車開始做減速運(yùn)動(dòng)，由于功率保持為，隨著速度的減小，牽引力逐漸增大，根據(jù)牛頓第二定律得知，汽車的加速度逐漸減小，做加速度減小的變減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)汽車再次勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，牽引力與阻力再次平衡，大小相等，由得知，此時(shí)汽車的速度為原來的一半，AD正確。 答案：AD