功和功率：机车的两种启动方式的分析-高三物理一轮总复习课件

物理建模：机车的两种启动方式的分析1.模型特点2.典例剖析3.规律方法4.跟踪训练第五章机械能及其守恒定律1.模型特点模型特点物体在牵引力(受功率和速度制约)作用下，从静止开始克服一定的阻力，最后达到最大速度的整个加速过程，可看作“机车的启动”模型．物理建模“机车的启动”模型1．模型一：以恒定功率启动v0=0，P恒F阻F牵F牵=F阻，vm=P/F阻F阻F牵vmv↑、F牵↓、a↓速度—时间图象动态过程加速阶段的图象匀速阶段的图象a减小的变加速运动匀速运动v0=0，F恒F阻F牵2．模型二：以恒定加速度启动F牵=F阻，vm=P/F阻F阻F牵vmv↑，P=P额速度—时间图象匀加速阶段的图象匀速阶段的图象匀加速运动匀速运动a减小的变加速直线运动变加速阶段的图象动态过程2.典例剖析【例3】(2015·新课标全国卷Ⅱ，17)一汽车在平直公路上行驶。从某时刻开始计时,发动机的功率P随时间t的变化如图示。假定汽车所受阻力的大小f恒定不变。下列描述该汽车的速度v随时间t变化的图线中,可能正确的是()转解析汽车功率由P1变为P2后，汽车将做什么样的运动？速度有何特点？加速度有何特点？【备选】某汽车发动机的额定功率为60kW,汽车质量为5t,汽车在运动中所受阻力的大小恒为车重的0.1倍．(g取10m/s2)(1)若汽车以额定功率启动，则汽车所能达到的最大速度是多少？当汽车速度达到5m/s时，其加速度是多少？(2)若汽车以恒定加速度0.5m/s2启动,其匀加速过程能维持时间多长？审题设疑1.汽车达到最大速度时，属于哪个启动过程？满足什么规律？2.匀加速过程中遵从哪些物理规律？怎样利用这些规律解答问题？转解析3.规律方法机车启动过程应注意的三个重要关系式(1)无论哪种启动过程，机车的最大速度都等于其匀速运动时的速度，即vm＝PFmin＝PF阻(式中Fmin为最小牵引力，其值等于阻力F阻)．(2)机车以恒定加速度启动的运动过程中，匀加速过程结束时，功率最大，速度不是最大，即v＝PFvm＝PF阻.(3)机车以恒定功率运行时，牵引力做的功W＝Pt.由动能定理：Pt－F阻x＝ΔEk.此式经常用于求解机车以恒定功率启动过程的位移大小．规律方法【变式训练3】一火车总质量m＝500t,发动机的额定功率P＝6×105W,在轨道上行驶时,轨道对列车的阻力Ff是车重的0.01倍。(取g＝10m/s2)(1)求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，求当行驶速度为v1＝1m/s和v2＝10m/s时，列车的瞬时加速度a1、a2的大小；(3)列车在水平轨道上以36km/h的速度匀速行驶时，求发动机的实际功率P′；(4)若列车从静止开始，保持0.5m/s2的加速度做匀加速运动，求这一过程维持的最长时间。注意：1.额定功率与实际功率的区别2.最大速度、瞬时加速度、匀加速运动维持时间这几个物理量的求法本题详细解析见教辅！4.跟踪训练【备选】如图示为汽车在水平路面上启动过程中的速度图象，Oa为过原点的倾斜直线，ab段表示以额定功率行驶时的加速阶段,bc段是与ab段相切的水平直线,则下述说法中正确的是().A．0～t1时间内汽车做匀加速运动且功率恒定B．t1～t2时间内汽车牵引力做功为12mv22－12mv21C．t1～t2时间内的平均速度为12(v1＋v2)D．在全过程中t1时刻的牵引力及功率都是最大值，t2～t3时间内牵引力最小转解析【备选】如图所示,一质量为2×103kg的小汽车从倾斜路面上以20m/s的速度经A点驶入泥泞的水平路面,行驶200m路程后到达B点,速度降为5m/s,此后速度保持恒定,已知整个过程中汽车发动机的输出功率恒为40kW。求：(1)在泥泞路面上行驶时,汽车受到的阻力；(2)速度为10m/s时,汽车的加速度。解析(1)到达B点后,速度恒定不变,处于平衡状态Ff＝F牵1＝Pv1＝400005N＝8000N。(2)当汽车速度为10m/s时,汽车的牵引力：F牵2＝Pv2＝4000010N＝4000N根据牛顿第二定律得F牵2－Ff＝ma所以，a＝F牵2－Ffm＝4000－80002000m/s2＝－2m/s2。答案(1)8000N(2)2m/s2与速度的方向相反解析显隐