高中物理难点机车启动问题.doc

高中物理难点机车启动问题难点分析： a、F、p、v四个物理量间相互联系、相互制约.机车起动分两类：1以恒定功率起动；2以恒定牵引力起动.（1） 以恒定功率起动P=Fv，所以加速度一定是变化。Ø 速度不断增加，F减小，所以加速度逐渐减小Ø 阻力存在，牵引力F减小到与阻力相等时，不能再减小，合力为零，匀速运动Ø 汽车到达最大速度时a=0，F=f,P=Fvm=fvm.2以恒定牵引力起动或以恒定加速度启动，P=Fv <额定功率PmØ 匀加速Ø 当功率增大到额定功率Pm后，变加速a Ø 速度增大到一定程度后， a=0匀速.例P由静止出发，沿平直路面行驶，最大速度为v，那么以下判断正确是A.汽车先做匀加速运动，最后做匀速运动B.汽车先做加速度越来越大加速运动，最后做匀速运动C.汽车先做加速度越来越小加速运动，最后做匀速运动D.汽车先做加速运动，再做减速运动，最后做匀速运动解析：汽车以恒定功率P由静止出发，根据功率与速度关系式P=Fv，F为牵引力Ø 当功率P一定时，速度v越大，牵引力F越小，Ø 刚开场速度很小，牵引力F很大，牵引力F大于阻力，合力向前，加速度向前，物体做加速运动Ø 随着速度增加，牵引力F不断变小，合力也变小，加速度也变小Ø 当牵引力F减小到等于阻力时，加速度减为零，速度到达最大，之后物体做匀速直线运动应选C例2.汽车在水平公路上行驶，车受阻力为车重0.01倍，当速度为4 m/s时，加速度为0.4 m/s2.假设保持此时功率不变继续行驶，汽车能到达最大速度是_m/s. g取10 m/s2解析：ØØ 速度为v=4 m/s时，加速度为a=0.4 m/s2，F-f=ma，因此F=f+ma=0.01mg+maØ 此时功率P=Fv=(0.01mg+ma)vØ 汽车速度最大时，此时牵引力F最小，a=0，合力为零，Ø例3. ×103 kg，汽车在水平路面行驶时，受到阻力大小是车重0.1倍，g取10 m/s2，试求：1汽车保持额定功率从静止出发后能到达最大速度是多少？2假设汽车从静止开场，以0.5 m/s2加速度匀加速运动，那么这一加速度能维持多长时间？3假设汽车以额定功率起动，那么汽车车速为v=2m/s时其加速度多大？ 解析：1Ø 额定功率，P=Fv，注意F是牵引力，不是合力！ØØ 速度最大时，加速度a=0，牵引力 Ø 此时功率依然为额定功率，故Ø2Ø 加速度Ø f、m均不变，因此如汽车加速度不变，牵引力F不变Ø 汽车加速运动，v变大，Ø P=Fv，汽车功率必须变化，即随v增大而增大。Ø 汽车额定功率是最大功率，当P到达额定功率P额后，不能再增加，即汽车就不可能再保持匀加速运动了。根据上述分析，解题过程如下：Ø 匀加速运动完毕时，汽车到达额定功率，.Ø 匀加速运动完毕前，汽车做匀加速运动，因此，Ø 此时刻加速度依然是a，Ø 因此或者Ø 匀加速运动完毕时，汽车到达额定功率，.Ø 匀加速运动完毕前，汽车依然做匀加速运动，因此ØØ 速度Ø 因此3当汽车以额定功率起动到达2 m/s速度时，牵引力为根据例3 电动机通过一绳子吊起质量为8 kg物体，绳拉力不能超过120 N，电动机功率不能超过1200 W，要将此物体由静止起用最快方式吊高90 m此物体在被吊高接近90 m时，已开场以最大速度匀速上升所需时间为多少？解析：过程分析物体吊高分为两个过程处理：1. 第一过程，以绳所能承受最大拉力拉物体，使物体匀加速上升，第一个过程完毕时，电动机刚到达最大功率.2. 第二个过程，电动机一直以最大功率拉物体，拉力逐渐减小，当拉力等于重力时，物体开场匀速上升.在匀加速运动过程中加速度为a= m/s2=5 m/s2末速度vt=10 m/s 上升时间t1=s=2 s上升高度为h=5 m在功率恒定过程中，最后匀速运动速率为vm=15 m/s外力对物体做总功W=Pmt2-mgh2,动能变化量为Ek=mv2m-mvt2由动能定理得Pmt2-mgh2=mvm2-mvt2代入数据后解得t2=5.75 s，所以t=t1+t2=7.75 s所需时间至少为7.75 s.