知识讲解功率与机车的启动基础.doc

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1、功率与机车的启动编稿：周军审稿：吴楠楠【深造目标】1理解功率的不雅念，能应勤劳率公式停顿有关的打算2精确理解公式的意思，并能停顿打算跟阐明有关现象3清楚什么是瞬时功率和均匀功率、理论功率跟额定功率，会在具体征询题中打算瞬时功率和均匀功率4熟悉机车启动的两种办法。【要点梳理】要点一、功率要点说明：1物理意思功率是表示做功快慢的物理量。所谓做功快慢的实质是物体或系统能量转化的快慢。2功率的大小力做的功跟做这些功所用时刻的比值叫功率，即：P=Fvcos，其中是力与速度间的夹角这两种表达办法在使用中应留心：(1)是求一个力在t时刻内做功的均匀功率。(2)P=Fvcos有两种用法：求某一时刻的瞬时功率。

2、这时F是该时刻的作用劲大小，v取瞬时值，对应的P为F在该时刻的瞬时功率；求某一段时刻内的均匀功率。当v为某段时刻位移内的均匀速度时，恳求在这段时刻位移内F为恒力，对应的P为F在该段时刻内的均匀功率。3.阐明1功率跟功一样，它也是属于力的。说到“功率必须说是哪个力的功率。如：重力的功率、拉力的功率、阻力的功率、弹力的功率等。2均匀功率描画的是做功的均匀快慢程度，因此说均匀功率必须阐明是哪段时刻或哪段位移上的均匀功率。而瞬时功率描画的是做功瞬间的快慢程度，因此说瞬时功率必须阐明是哪个时刻或哪个位置的瞬时功率。3在国际制单位中功率的单位是W瓦。4功率是标量。功率的正负仅由角决定表示是力对物体做功的功

3、率仍然物体抑制外力做功的功率。5重力的功率可表示为PG=mgvy，即重力的瞬时功率等于重力跟物体在该时刻的竖直分速度之积。4.额定功率与理论功率发动机铭牌上的功率即为额定功率，它是指动力呆板畸形义务时的最大年夜输出功率；理论功率是呆板理论义务时的功率。畸形义务时，板滞的理论功率不应逾越它的额定功率值。要点二、关于汽车的运动分析要点说明：(1)对机车等交通货色类征询题，应清楚PFv中，P为发动机的理论功率，机车畸形行驶中理论功率小于或等于其额定功率；F为发动机(机车)的牵引力；v为机车的瞬时速度(2)机车以恒定功率启动的运动过程故机车抵达最大年夜速度时a0，这一启动过程的关系图像如以下列图(3)

4、机车以恒定加速度启动的运动过程设机车保持以加速度a做匀加速直线运动的时刻为t：那么，现在速度这一启动过程的关系图像如以下列图阐明：1当发动机的功率P必定时，牵引力与速度v成反比，即，但不克不迭理解为v趋于零时牵引力F可趋近于无穷大年夜；也不克不迭理解为当F趋于零时v可趋于无穷大年夜。要受到板滞构造上的限制。2用P=Fv现在cos=1分析汽车的运动时，要留心条件。假设汽车启动时可以看作匀加速直线运动，阻力可看作大小波动的力，那么汽车的牵引力F的大小波动，由P=F可知发动机的功率是逐渐增大年夜的。但是当功率抵达额定功率时不再增大年夜，由P=F可知牵引力F将逐渐减小，即汽车启动时做匀加速运动的时刻是

5、有限制的。在发动机功率波动的条件下，汽车加速运动的加速度将不断减小。【模典范题】典范一、关于均匀功率跟瞬时功率例1、质量m=2kg的物体从运动开始自由下落，取g=10m/s2，求：1重力G在t=3s内对物体做的功；2重力G在t=3s内对物体做功的均匀功率；3在3s末，重力G对物体做功的瞬时功率。【思路点拨】物体只在重力感染下从运动开始做自由落体运动，由运动学知识可知，物体在3s内的位移跟物体在3s末的速度。清楚了重力、位移、速度就可以算出功跟功率。【分析】1物体在t=3s内的位移x=at2=109=45(m)重力在t=3s内对物体所做的功为：W=mgx=2045=900(J)2重力在t=3s内

6、对物体做功的均匀功率：也可以如斯打算：物体在t=3s内的均匀速度均匀功率：=mg=2015=300W3物体在3s末的速度v=at=103=30(m/s)在3s末，重力对物体做功的瞬时功率为：P=mgv=2030=600W【总结升华】为均匀功率公式；在P=Fvcos公式中，假设v是瞬时速度掉掉落的是瞬时功率，假设v是均匀速度掉掉落的是均匀功率，留心它们之间的区不与联系。举一反三【变式】在充分高的楼顶上，以程度初速度v0=20m/s抛出一个质量m=0.5kg的铁球，不计气氛阻力，g取10m/s2。1抛出后的第2s内，铁球重力做功_J，均匀功率为_W。2在抛出后的第2s末，铁球重力的瞬时功率为_W。

7、【分析】铁球抛出后只受重力感染，重力做功与道路有关。1抛出后的第2s内，铁球沿重力倾向下落的高度为h=gt22-gt12=1022-1012=15(m)因此重力在第2s内做的功为W=mgh=0.51015=75(J)第2s内的均匀功率P1=。2第2s末铁球的瞬时速度大小为瞬时速度的倾向与重力倾向的夹角为45，故重力的瞬时功率为P2=mgvcos45=520=100(W)另解，由于小球在第2s末的竖直速度为v=gt=102=20(m/s)故第2s末重力的瞬时功率P2为：P2=mgv=0.51020=100(W)【高清课程：功率例3】【变式2】质量m=3kg的物体，在程度力F=6N的感染下，在光滑

8、的程度面上从运动开始运动，运动时刻t=3s，求：1力F在t=3s内对物体做的功；2力F在t=3s内对物体做功的均匀功率；3力F在3s末对物体做功的瞬时功率。【答案】54J；18W；36W典范二、关于汽车的运动分析例2、遵义航天低级中学一种氢气燃料的汽车，质量为=2.0103kg，发动机的额定输出功率为80kW，行驶在平直公路上时所受阻力恒为车重的0.1倍。假设汽车从运动开始先匀加速启动，加速度的大小为=1.0m/s2。抵达额定输出功率后，汽车保持功率波动又加速行驶了800m，直到获得最大年夜速度后才匀速行驶。试求：1汽车的最大年夜行驶速度；2当汽车的速度为32m/s时的加速度；3汽车从运动到获

9、得最大年夜行驶速度所用的总时刻。【分析】1汽车的最大年夜行驶速度2当汽车的速度为32m/s时的牵引力F=由牛顿第二定律得：F-f=ma3设汽车匀加速启动阶段的末速度为，所用时刻为，那么，匀加速阶段所用时刻抵达额定输出功率后，汽车保持功率波动又加速行驶了800m,这一过程阻力波动，对这一过程使用动能定理：解得t1=35s总时刻t=t1+t0=55s【总结升华】该题是汽车启动的经典模型，以恒定的加速度启动，0-阶段汽车做匀加速直线运动，时刻汽车抵达额定功率，但汽车速度仍然增大年夜，因此汽车的牵引力减小，汽车在-做加速度减小的加速运动，直到，加速度为零，即时刻汽车抵达最大年夜速度，时刻以后匀速直线运

10、动，其v-t图像如以下列图。举一反三【变式1】绵阳三模P0Ot1t2t3tP如以下列图为某汽车在平直公路上启动时发动机功率P随时刻t变卦的图象，P0为发动机的额定功率。已经清楚在t2时刻汽车的速度已经抵达最大年夜vm，汽车受到的气氛阻力与空中摩擦力之追随速度增大年夜而增大年夜。由此可得A.在0t1时刻内，汽车肯定做匀加速度运动B.在t1t2时刻内，汽车肯定做匀速运动C.在t2t3时刻内，汽车肯定做匀速运动D.在t3时刻，汽车速度肯定等于vm【答案】CD【分析】A、0-t1时刻内汽车的功率均匀增加，但由阻力随着速度的增大年夜而增大年夜；故汽车在这一过程受到的力不克不迭够为恒力，故不克不迭够做匀加

11、速直线运动，故A差错；B、汽车t1s抵达额定功率，按照，速度接着增大年夜，牵引力减小，那么加速度减小，t1-t2时刻内汽车做加速度减小的加速运动，当加速度为零时，即牵引力等于阻力，汽车速度抵达最大年夜，故B差错；C、在t2-t3时刻内，汽车已抵达最大年夜速度，且功率保持波动；故汽车肯定做匀速运动；t3时刻，汽车速度肯定等于vm，故CD精确。【总结升华】0-t1时刻内因汽车功率，与阻力都在变卦，因此该汽车并不是以恒定的加速度启动，非物理经典模型，但是用运动学相关知识仍然可以分析出汽车的运动过程。【高清课程：功率例6】【变式2】汽车发动机的额定功率为60KW，汽车的质量为5t，汽车在程度路面下行驶时，阻力是车重的0.1倍，g=10m/s2。汽车保持额定功率波动从运动启动后:1汽车所能抵达的最大年夜速度是多大年夜？2当汽车的加速度为2m/s2时速度多大年夜？3当汽车的速度为6m/s时加速度多大年夜？【答案】12m/s；4m/s；1m/s2