机车的两种启动方式(2课时)

机车的两种启动方式(2课时)机车的两种启动方式(2课时)机车的两种启动方式(2课时)机车的两种启动方式(2课时)编制仅供参考审核批准生效日期地址：电话：传真:邮编:山西省灵石县第一职业高级中学备课纸（一）授课教师李峰总第____课时课题机车的两种启动方式（2课时）授课方法讲授法授课类型新授课授课时间______年____月____日第____节授课班级教学目标知识与技能1、 理解机车的两种启动过程及其特点。2、 学会用机车启动的关键条件解题过程与方法1、能够运用两种启动的特点解机车的启动问题2、学生会自己动手推导，讨论，分析机车问题。3、培养学生逻辑思维能力。情感态度与价值观通过这节课的学习激发学生的学习兴趣，让学生发现并体会物理学中的逻辑性，通过自己的推理去感受物理学习中的乐趣。教学重点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。教学难点学会分析机车启动问题中的解题关键及突破点。对两种启动方式的V-t图像分析学会将牛顿第二定律及功率方程融入机车问题。教具多媒体课件学情分析德育渗透由于本节内容的难度较大，首要的一条就是学生对前面知识点的复习问题，对牛顿第二定律而言，F=ma中的F是指合力；怎样用v-t图去描述物体的运动等；第二，学生应自己动手推导从而得出结论，切忌死记结论；第三，这节最终的问题要落实在做题上，学生通过习题去了解过程并且掌握解题关键条件，从而对整个问题有一个系统的认识。山西省灵石县第一职业高级中学备课纸（二）通常讲机车的功率是指机车的牵引力的功率，P＝Fv恒成立，与阻力f无关，与P是否为额定功率无关，与机车的运动状态无关。机车可通过油门控制功率，可通过换档调整速度从而改变牵引力。机车起动通常有两种方式，下面把这两种启动方式的规律总结如下：一、机车以恒定功率启动的运动过程1、机车以恒定的功率P启动后，若运动过程中所受的阻力不变，由于牵引力F＝P／v，根据牛顿第二定律：F－f＝ma即P／v－f＝ma所以：当速度v增大时，加速度a减小。当加速度a＝0时，机车的速度达到最大，此时有：。以后，机车已vm做匀速直线运动。2、这一过程，F、v、a的变化也可表示为：用v－t图，这一过程可表示为右下图：最大速度之前是一段曲线。4、以恒定功率启动的特点：（1）汽车在启动过程中先做加速度不断减小的加速运动，同时牵引力变小，当牵引力等于阻力时，开始以最大速度匀速运动。（2）汽车在启动过程中的功率始终等于汽车的额定功率。（3）汽车的牵引力和阻力始终满足牛顿第二定律F－f＝ma。（4）汽车的牵引力和瞬时速度始终满足P－P额＝Fv。（5）在启动过程结束时，因为牵引力和阻力平衡，此时有P额＝Fvm＝fvm。（6）从能的角度看，启动过程中牵引力所做的功一方面用以克服阻力做功，另一方面增加汽车的动能。二、机车以恒定加速度启动的运动过程1、机车以恒定的加速度a启动时，牵引力F、阻力f均不变，此时有：F－f＝ma。机车匀加速运动的瞬时功率：P＝Fv＝（f＋ma）•v＝（f＋ma）•at≤P额。匀加速阶段的最长时间t＝P额／［（ma＋f）a］；匀加速运动的末速度为vt＝P额／（ma＋f）。当机车达到这一速度时，其瞬时功率等于它的额定功率。然后机车又做变加速运动。此时加速度a和第一种启动过程一样变化；这时的最大速度是。而变加速阶段的位移应该用动能定理来计算：2、匀加速启动过程的各个量（P、F、a、v）的变化情况如下：3、用v－t图，这一过程可表示为右图：起初匀加速运动是一段倾斜的直线，紧接着是一段曲线，最后是平行于时间轴的直线。4、以恒定牵引力启动的特点：（1）汽车的起动过程经历两个阶段：匀加速直线运动；变加速直线运动，最终做匀速直线运动。（2）汽车在匀加速运动阶段，汽车的瞬时速度v＝v0＋at（v0＝0）汽车做匀加速运动所能维持的时间t＝vt/a。（3）汽车做匀加速运动阶段，其瞬时功率P＝Fv≤P额。（4）汽车在匀加速运动阶段结束时，瞬时功率等于额定功率，且Pt＝P额＝Fvt。（5）汽车在变加速运动阶段功率恒为额定功率，进入匀速直线运动时牵引力和阻力平衡，有Pt＝P额＝fvm。（6）从能的角度看：匀加速直线运动阶段W牵1－fs1=(W牵1、s1分别表示匀加速运动阶段牵引力所做的功、位移)，变加速直线运动阶段牵引力所做的功W牵2=P额t2(t2表示变加速直线运动阶段所经历的时间)，W牵2－。（s2为变加速直线运动阶段的位移）三、典型例题例题：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，阻力是车重的0.1倍，g取10m/s2，问：（1）汽车保持以额定功率从静止起动后能达到的最大速度是多少？（2）若汽车保持以0.5m/s2的加速度做匀加速运动，这一过程能维持多长时间？解析：（1）根据题意，汽车达到最大速度时作匀速直线运动，所以有（2）汽车以恒定的加速度a匀加速运动，则牵引力恒定。P＝Fv，随v增大，牵引力功率P也增大，当功率增大至额定功率时不能再增大，牵引力减小，加速度也减小，匀加速运动结束。设此时速度为vt，则有即解得v＝8.0m/s由v＝at得，这一过程维持的时间为t＝。解后评析：1、这类问题的关键是机车的发动机功率——机车的牵引功率是否达到额定功率，若在额定功率下启动，则一定是变加速运动。因为牵引力随速度的增大而减小。求解有关问题时不能用匀变速运动的规律来处理。2、特别注意匀加速启动时，牵引力恒定。当功率随速度增至额定功率时的速度（匀加速结束时的速度），并不是机车的最大速度。此后，机车仍要在额定功率下做加速度逐渐减小的加速运动，直至加速度减小为零是速度达到最大（这阶段与以额定功率启动的过程相同）。以上主要概括了机车在平直路面上的两种启动方式，下面，分析一下机车在斜坡上的启动情况。机车在倾角为θ的斜坡上从静止开始起动时，无论以额定功率起动，还是以恒定牵引力起动，其起动过程和在平直路面上的情况相似，其区别在于以下几点：1、机车在斜坡上起动时，机车的牵引力F、阻力f和重力沿斜坡向下的分力mgsinθ始终满足牛顿第二定律：上坡时F－f－mgsinθ=ma，下坡时F－f＋mgsinθ=ma。（若以额定功率起动，加速度a时刻在变；若以恒定牵引力起动，加速度a恒定。）2、机车在斜坡上起动过程刚结束时，因为牵引力、阻力和重力沿斜面向下的分力三者平衡：上坡时有F=f＋mgsinθ，P额=Fvm＝（f＋mgsinθ）vm；下坡时有F=f－mgsinθ，P额=Fvm＝（f－mgsinθ）vm。（在这一点上，两种起动方式是一致的。）3、从能的角度看：若以额定功率起动，上坡时，牵引力所做的功有三个方面的作用，一是用以克服阻力做功；二是增加车的重力势能；三是增加机车的动能：W牵=（阻力做功Wf、重力做功WG均为负值）；下坡时，牵引力、重力做正功有两个方面的作用，用以克服阻力做功和增加汽车的动能：W牵＋WG=（阻力做功Wf为负值、重力做功WG为正值）。若以恒定牵引力起动，上坡时，牵引力所做的功也有三个方面的作用，一是用以克服阻力做功；二是增加车的重力势能；三是增加机车的动能：W牵=（阻力做功Wf、重力做功WG均为负值）；匀加速直线运动阶段W牵（s1表示匀加速直线运动的位移），变加速直线运动阶段，牵引力所做的功W牵=P额t2（t2表示变加速直线运动阶段所经历的时间），W牵2(s2为变加速直线运动阶段的位移）；下坡时，牵引力、重力做正功有两个方面的作用，用以克服阻力做功和增加汽车的动能W牵＋WG=（阻力做功Wf为负值，重力做功WG为正值），其中匀加速直线运动阶段W牵（s1表示匀加速直线运动的位移）；变加速直线运动阶段牵力所做的功W牵2=P额t2（t2表示变加速直线运动阶段所经历的时间），W牵2（s2为变加速直线运动阶段的位移）。

板书设计山西省灵石县第一职业高级中学备课纸（三）13·机车的两种启动方式一、机车以恒定功率启动的运动过程1、2、用v－t图，这一过程可表示为右下图：最大速度之前是一段曲线。二、机车以恒定加速度启动的运动过程1、匀加速启动过程的各个量（P、F、a、v）的变化情况如下：2、用v－t图，这一过程可表示为右图：起初匀加速运动是一段倾斜的直线，紧接着是一段曲线，最后是平行于时