8.1 专题 机车启动的两种模型 课件 -2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

机车启动的两种模型0~100加速：8s最高时速：150Km/h0~100加速：2.5s最高时速：407Km/h1.以恒定功率P额启动；机车的启动方式一般有两种：2.在恒定的牵引力F作用下匀加速启动。机车启动F-f=ma质量牵引力阻力加速度Ff机车启动机车在行驶的过程中，发动机的最大输出功率等于额定功率。P=Fv瞬时速度功率牵引力机车的功率就是牵引力的功率，而不是合力的功率。当a＝0时，即F=f时，速度达到最大保持

vm匀速vF＝vPma＝mF－f↑↓↑↓↓fFfFvmv-t图象：v0=0vmvt0类型一：以恒定功率Pm启动机车启动a减小的变加速运动匀速运动

1.F为变力时，发动机做的功只能用W=Pt

计算，不能用W=Fl计算；

总结：2.达到最大速度的本质条件是：a=0vmvt03.达到最大速度时，有

Pm=Fvm=fvm类型一：以恒定功率Pm启动机车启动当a＝0时，即F=f时，v达到最大。保持vm匀速F＝vPma＝mF－f↑↓

v↑↓↓vm＝fPm加速度逐渐减小的变加速运动匀速运动a＝mF－F阻F不变v↑P＝Fv↑↑当P=Pm时，保持Pm继续加速类型二：以恒定牵引力/恒定加速度启动匀加速运动机车启动v0=0，F恒定fFF=f，vm=Pm/ffFvmv↑，P=Pmv-t图象：匀加速运动匀速运动a减小的变加速运动vt0vm类型二：以恒定牵引力/恒定加速度启动机车启动机车做匀加速运动只能维持一段时间，当功率增大到额定功率时，匀加速运动结束。匀加速经历的时间为：=Pm(ma+f)a注意：2.匀加速结束的条件是：P实=Pm3.当匀加速结束时速度为v1，Pm=Fv1(其中F=ma+f)t1v1vt0vm1.达到最大速度的本质条件:a=0类型二：以恒定牵引力/恒定加速度启动t1=v1a4.当变加速结束时速度为vm，Pm=fvm机车启动合作与探究TEAM1Q1TEAM2Q2&Q3TEAM3

例一TEAM4

例二TEAM5

例三TEAM6

例四其余组进行补充1.有一个力F，它在不断增大。某人以此为条件，应用P=Fv进行了如下推导：根据P=Fv，F增大则P增大；又根据v=P/F，P增大则v增大；再根据v=P/F，v增大则F减小。这个人推导的结果与已知条件相矛盾。他错在哪里？解：根据P=Fv，若F增大，则P增大的前提是v不变；根据v=P/F，若P增大，则v增大的前提是F不变；根据F=P/v，若v增大，则F减小的前提是P不变。合作与探究2.画出机车以恒定功率启动的P-t、V-t、a-t、F牵-v图像，并解释原因合作与探究3.画出机车以恒定加速度启动的P-t、V-t、a-t、F牵-v图像，并解释原因合作与探究

B合作与探究

C合作与探究例题3．在水平路面上运动的汽车的额定功率为60kW，若其总质量为5t，在水平路面上所受到的阻力大小为5×103N，求：(1)汽车所能达到的最大速度的大小；(2)若汽车以0.5m/s2的加速度由静止开始做匀加速直线运动，这一过程能维持多长的时间；(3)若汽车以额定功率启动，则汽车的车速为v1＝2m/s时的加速度多大；合作与探究解析(1)当汽车速度达到最大时，牵引力F＝Ff，则由P＝Fv得汽车所能达到的最大速度为vmax＝＝12m/s；(2)汽车以恒定的加速度a做匀加速直线运动，能够达到的最大速度为v，则有－Ff＝ma得v＝8m/s由v＝at得这一过程维持的时间为t＝16s.(3)当汽车以额定功率启动达到2m/s的速度时，牵引力为F′＝＝3×104N由牛顿第二定律得汽车的加速度大小为a′＝5m/s2.例题4.如图甲所示，在水平路段AB上有一质量为2×103kg的汽车，正以10m/s的速度向右匀速行驶，汽车前方的水平路段BC较粗糙，汽车通过整个ABC路段的v－t图像如图乙所示，在t=15s时汽车到达C点，运动过程中汽车发动机的输出功率保持不变。假设汽车在AB路段上运动时所受的恒定阻力（含地面摩擦力和空气阻力等）f1=4000N。（解题时将汽车看成质点）求：(1)运动过程中汽车发动机的输出功率P；(2)汽车速度减至8m/s的加速度a大小；合作与探究【详解】(1)汽车在AB路段时做匀速运动，牵引力和阻力相等，即F1=f1=4000N

由P=F1v1解得P=40kw

(2)t=15s后汽车处于匀速运动状态，有F2=f2根据功率的推导公式得P=F2v2

联立解得