汽车起动的功率问题(165吴)

1、第三节第三节 功率（二）功率（二）机车（汽车）的起动问题机车（汽车）的起动问题一、课题解读一、课题解读请找出课题中的关健词：请找出课题中的关健词：机车机车通过发动机工作，获得动力，驱动物体运通过发动机工作，获得动力，驱动物体运动的机械，如汽车，起重机，卷扬机等动的机械，如汽车，起重机，卷扬机等起动起动如今有替代发动机工作的机器，知道是什么如今有替代发动机工作的机器，知道是什么吗？它的优点在哪？吗？它的优点在哪？从静止开始到以稳定的速度运行的运动阶段从静止开始到以稳定的速度运行的运动阶段机车？机车？起动？起动？能说出几种你知道的机车吗能说出几种你知道的机车吗?他们有什他们有什么共同点么共同点?能

2、说说驾驶员怎样起动汽车吗能说说驾驶员怎样起动汽车吗?踩油门的意义是什么踩油门的意义是什么?控制油门大小的作用是什么控制油门大小的作用是什么?了解汽车运动过程中能量转换的经历了解汽车运动过程中能量转换的经历汽油的汽油的化学能化学能气体的气体的内能内能发动机转发动机转动的动能动的动能汽车运动汽车运动的动能的动能通过控制单位时间内燃烧的汽油量，实现控制释放化通过控制单位时间内燃烧的汽油量，实现控制释放化学能的功率的目的学能的功率的目的燃烧汽油，释放化学能燃烧汽油，释放化学能每一次能量转化都需要每一次能量转化都需要通过力做功才能实现！通过力做功才能实现！每种形式的能量转化为另一种形每种形式的能量转化为

3、另一种形式的能量都需要特定的力做功！式的能量都需要特定的力做功！长点长点知识知识二、体验汽车运动中的物理味二、体验汽车运动中的物理味1、受力特点、受力特点受牵引力作用受牵引力作用三、汽车起动过程的特点三、汽车起动过程的特点知道牵引力的施力物体是谁吗？知道牵引力的施力物体是谁吗？方向向哪里？方向向哪里？如何产生的？如何产生的？由什么因素决定吗？由什么因素决定吗？2、功率特点、功率特点地面地面始终与汽车的速度方向相同始终与汽车的速度方向相同汽车后轮转动时，产生了相对地面汽车后轮转动时，产生了相对地面的相对运动趋势的相对运动趋势汽车的功率就是牵引力的功率，汽车的功率就是牵引力的功率，牵引力的功率由油

4、门的大小控制，有额定功率的限制牵引力的功率由油门的大小控制，有额定功率的限制3、运动特点、运动特点初速度为零，加速运动到稳定的速度初速度为零，加速运动到稳定的速度速度稳定是指速度不变的状态，此时速度稳定是指速度不变的状态，此时a=0F=P/V，由，由P和和V共同决定共同决定完完全全的被动力哟！完完全全的被动力哟！形成了功率，力和运动速度三者相互影响、相互形成了功率，力和运动速度三者相互影响、相互制约的关系，出现复杂而有特色的运动过程制约的关系，出现复杂而有特色的运动过程P=F牵牵V四、各物理量之间的关系四、各物理量之间的关系1、力和加速度的关系：、力和加速度的关系：2、功率与力与速度的关系、功

5、率与力与速度的关系F合合=ma在在P、F、V三个量中，汽车起动过程中，只有三个量中，汽车起动过程中，只有V一一定是在变化的，因此汽车的起动过程比较简单的运动形定是在变化的，因此汽车的起动过程比较简单的运动形式就可以分为两种了，哪两种呢？式就可以分为两种了，哪两种呢？五、汽车的第一种加速起动五、汽车的第一种加速起动保持功率不变起动过程保持功率不变起动过程先讨论简单的情形先讨论简单的情形水平路面上行驶水平路面上行驶分析运动过程分析运动过程起点分析：起点分析：总条件总条件P不变不变V0=0F=P/V 非常大，一定大于阻力非常大，一定大于阻力f要先画出汽车的受力图哟！要先画出汽车的受力图哟！一定做加速

6、运动，速度越来越大一定做加速运动，速度越来越大跟踪分析跟踪分析1、跟踪率先变化的量、跟踪率先变化的量速度变大速度变大牵引力变小牵引力变小加速度变小加速度变小结论结论1、起动后先做加速度越来越小的加速运动、起动后先做加速度越来越小的加速运动哪牵引力会怎样呢？哪牵引力会怎样呢？2、跟踪越来越小的量、跟踪越来越小的量加速度越来越小加速度越来越小加速度小到零时，速度不再变化加速度小到零时，速度不再变化牵引力也不再变化牵引力也不再变化速度不再增大，维持加速度为零的运动速度不再增大，维持加速度为零的运动此时有特别的物理关系：此时有特别的物理关系：a=0，F=f，V=Vm结论结论2：加速为零后，汽车在功率不

7、变的条件下将一：加速为零后，汽车在功率不变的条件下将一直做匀速直线运动直做匀速直线运动来个更直观的吧！来个更直观的吧！画出汽车整个起动画出汽车整个起动过程的速度时间图过程的速度时间图象象思考一下：思考一下：为什么要跟为什么要跟踪变小的量？踪变小的量？理解题意，形成解题思路理解题意，形成解题思路求什么？求什么？找出物理关系式找出物理关系式给了什么已知条件给了什么已知条件两者不一致的量两者不一致的量再找物理关系式再找物理关系式aF-f=mam P 额额 Vm VF f P 额额 Vm VF=P额额/V f=P额额/Vm例题例题1：质量为：质量为2t的农用汽车，发动机额定功率为的农用汽车，发动机额定

8、功率为30kW，汽，汽车在水平路面行驶时能达到的最大时速为车在水平路面行驶时能达到的最大时速为54km/h。若汽车以。若汽车以额定功率从静止开始加速，当其速度达到额定功率从静止开始加速，当其速度达到v=36km/h时的瞬时的瞬时加速度是多大？时加速度是多大？六、汽车的第二种加速起动六、汽车的第二种加速起动保持牵引力不变起动过程保持牵引力不变起动过程还是讨论简单的情形还是讨论简单的情形水平路面上行驶水平路面上行驶分析运动过程分析运动过程起点分析：起点分析：总条件总条件F不变不变V0=0P=FV P 非常小，非常小，要先画出汽车的受力图哟！要先画出汽车的受力图哟！一定做匀加速运动，速度越来越大，功

9、率也越来越大一定做匀加速运动，速度越来越大，功率也越来越大跟踪分析跟踪分析1、跟踪率先变化的量、跟踪率先变化的量速度变大速度变大功率变大功率变大结论结论1、起动后先做加速度不变的加速运动、起动后先做加速度不变的加速运动哪功率会怎样呢？哪功率会怎样呢？2、跟踪越来越接近限制的量、跟踪越来越接近限制的量功率越来越大功率越来越大功率达到额定功率时，功率不能再增大功率达到额定功率时，功率不能再增大此时牵引力还大于阻此时牵引力还大于阻力，汽车还要加速力，汽车还要加速此后，由于功率只能保持额定功率不变，速度增大过程中，牵引力此后，由于功率只能保持额定功率不变，速度增大过程中，牵引力必减小将重复功率不变的运

10、动过程，即做速度增大，加速减小的运必减小将重复功率不变的运动过程，即做速度增大，加速减小的运动，直至加速度减为零后做匀速直线运动。动，直至加速度减为零后做匀速直线运动。画出汽车整个起动过画出汽车整个起动过程的速度时间图象程的速度时间图象速度增大速度增大,功率又不能再增大功率又不能再增大,故牵引力必故牵引力必须减小须减小,加速度减小加速度减小,匀加速运动过程结束匀加速运动过程结束此时此时,有特别的关系：有特别的关系：P=P额额 F=f+ma V=P额额/F=P额额/（f+ma）结论：恒力起动过程的运动分为三段不同的结论：恒力起动过程的运动分为三段不同的运动过程，第一段匀加速运动，功率随速度运动过

11、程，第一段匀加速运动，功率随速度增大而增大，直至达到额定功率；第二段功增大而增大，直至达到额定功率；第二段功率不变，速度增大，加速度减小的运动，直率不变，速度增大，加速度减小的运动，直至加速度减小到零。第三段在额定功率下匀至加速度减小到零。第三段在额定功率下匀速运动，此时的速度即汽车能达到的最大速速运动，此时的速度即汽车能达到的最大速度。度。思考一下：为什么要跟踪接近限制的量？思考一下：为什么要跟踪接近限制的量？例例2：额定功率为：额定功率为80kW的汽车，在水平长直公路上行的汽车，在水平长直公路上行驶时最大速度可达驶时最大速度可达20m/s,汽车质量为汽车质量为2103kg 。如果。如果汽车

12、从静止开始做匀加速直线运动，加速度可达汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度可达2m/s2 。设运动过程中阻力大小不变，试求：。设运动过程中阻力大小不变，试求：（1）汽车运动时所受阻力）汽车运动时所受阻力f；（2）汽车匀加速运动过程可持续的时间）汽车匀加速运动过程可持续的时间t；（3）汽车启动后，发电机在第三秒末的即时功率）汽车启动后，发电机在第三秒末的即时功率P3；（4）汽车在做匀加速直线运动过程中，发动机所做的）汽车在做匀加速直线运动过程中，发动机所做的功功W理解题意，形成解题思路理解题意，形成解题思路求什么？求什么？找出物理找出物理关系式关系式给了什么给了什么已知条件已知条件两者不一两者

13、不一致的量致的量再找物理再找物理关系式关系式 ff=P额额/vmm P 额额 Vm a条件够条件够了哟！了哟！ tt=V/aV m P 额额 Vm V=P额额/F F=f+maP3WP3=FV3F V3m t P 额额 Vm aV3=atF=f+ma+f+tW=FsF Sm t P 额额 Vm aS=at2/2F=f+ma练习练习1.下列关于汽车运动的论述，不正确的是下列关于汽车运动的论述，不正确的是( )A.汽车以额定功率启动后做变加速运动，速度、加速度均逐汽车以额定功率启动后做变加速运动，速度、加速度均逐渐增大渐增大B.汽车以额定功率启动后做变加速运动，速度逐渐增大；加汽车以额定功率启动后

14、做变加速运动，速度逐渐增大；加速度逐渐减小，加速度为速度逐渐减小，加速度为0时，速度最大时，速度最大C.汽车匀速行驶时最大允许速度受发动机额定功率限制，要汽车匀速行驶时最大允许速度受发动机额定功率限制，要提高最大允许速度，必须增大发动机的额定功率提高最大允许速度，必须增大发动机的额定功率D.汽车在水平路面上以额定功率汽车在水平路面上以额定功率P行驶，则当牵引力行驶，则当牵引力F与阻力与阻力f平衡时，汽车的最大速度平衡时，汽车的最大速度vm=P/fA练习练习2. 列车在恒定功率机车的牵引下，从车站列车在恒定功率机车的牵引下，从车站出发行驶出发行驶5分钟，速度达到分钟，速度达到20m/s，那么在这

15、，那么在这段时间内，列车行驶的路程（段时间内，列车行驶的路程（ ） A.一定小于一定小于3km B.一定等于一定等于3km C.一定大于一定大于3km D.不能确定不能确定解：画出运动的解：画出运动的v-t图象如图示，图象如图示，20m/s5mintv0若为匀变速运动，则图象如图若为匀变速运动，则图象如图示，示， 位移为位移为3km，故选，故选C C 练习练习3按额定功率行驶的汽车，所受地面的阻力保按额定功率行驶的汽车，所受地面的阻力保持不变，则（持不变，则（ ）A汽车加速行驶时，牵引力不变，速度增大汽车加速行驶时，牵引力不变，速度增大B汽车可以做匀加速运动汽车可以做匀加速运动C汽车加速行驶时

16、，加速度逐渐减小，速度逐渐汽车加速行驶时，加速度逐渐减小，速度逐渐 增大增大D汽车达到最大速度时，所受合力为零汽车达到最大速度时，所受合力为零CD练习练习4.质量为质量为m = 4000kg的卡车，额定输出功率为的卡车，额定输出功率为P=60 kW。当它从静止出发沿坡路前进时，每行驶。当它从静止出发沿坡路前进时，每行驶100 m，升高，升高5m，所受阻力大小为车重的，所受阻力大小为车重的0.1倍，取倍，取g=10 m/s2 . 试求：试求： (1)卡车能否保持牵引力为卡车能否保持牵引力为8000 N不变在坡路上行驶？不变在坡路上行驶？(2)卡车在坡路上行驶时能达到的最大速度为多大？这卡车在坡路

17、上行驶时能达到的最大速度为多大？这 时牵引力为多大？时牵引力为多大？(3)如果卡车用如果卡车用4000 N牵引力以牵引力以12m/s的初速度上坡，的初速度上坡，到达坡顶时，速度为到达坡顶时，速度为4 m/s,那么卡车在这一段路程中那么卡车在这一段路程中的最大功率为多少？平均功率是多少的最大功率为多少？平均功率是多少?分析分析:汽车能否保持牵引力为汽车能否保持牵引力为8000 N上坡要考虑两点：第一，牵引上坡要考虑两点：第一，牵引力是否大于阻力？第二，汽车若一直加速，其功率是否将超过额力是否大于阻力？第二，汽车若一直加速，其功率是否将超过额定功率，依定功率，依P=Fv解。本题考查了汽车牵引力恒定

18、时功率的计算。解。本题考查了汽车牵引力恒定时功率的计算。不少同学在得到不少同学在得到F f + mgsin后，立即做出结论：汽车可以保后，立即做出结论：汽车可以保持牵引力持牵引力8000 N不变上坡；而没有考虑到汽车由于加速，速度不不变上坡；而没有考虑到汽车由于加速，速度不断增大，其功率不断增大，如果坡路足够长，这种运动方式是不断增大，其功率不断增大，如果坡路足够长，这种运动方式是不允许的。允许的。解：分析汽车上坡过程中受力情况如图所示：牵引力解：分析汽车上坡过程中受力情况如图所示：牵引力F,重力重力 mg4104N，fkmg4103 N，支持力，支持力N，依题意，依题意 sin5/100。（1）汽车上坡时，若）汽车上坡时，若F8000N,而而fmgsin410341041/206103 N,即即F f +mgsin,汽车将加速上坡，速度不断增大，汽车将加速上坡，速度不断增大，其输出功率其输出功率P=Fv也不断增大，长时间后，将也不断增大，长时间后，将超出其额定输出功率，所以，汽车不能保持牵引力超出其额定输出功率，所以，汽车不能保持牵引力为为8000N不变上坡。不变上坡。(2)汽车上坡时，速度越来越大，必须不断减小牵引力以汽车上坡时，速度越来越大，必须不断减小牵引