汽車起動的功率問題(16.5吳)

1、第三節(jié)第三節(jié) 功率（二）功率（二）機車（汽車）的起動問題機車（汽車）的起動問題一、課題解讀一、課題解讀請找出課題中的關健詞：請找出課題中的關健詞：機車機車通過發(fā)動機工作，獲得動力，驅動物體運通過發(fā)動機工作，獲得動力，驅動物體運動的機械，如汽車，起重機，卷揚機等動的機械，如汽車，起重機，卷揚機等起動起動如今有替代發(fā)動機工作的機器，知道是什么如今有替代發(fā)動機工作的機器，知道是什么嗎？它的優(yōu)點在哪？嗎？它的優(yōu)點在哪？從靜止開始到以穩(wěn)定的速度運行的運動階段從靜止開始到以穩(wěn)定的速度運行的運動階段機車？機車？起動？起動？能說出幾種你知道的機車嗎能說出幾種你知道的機車嗎?他們有什他們有什么共同點么共同點?能

2、說說駕駛員怎樣起動汽車嗎能說說駕駛員怎樣起動汽車嗎?踩油門的意義是什么踩油門的意義是什么?控制油門大小的作用是什么控制油門大小的作用是什么?了解汽車運動過程中能量轉換的經歷了解汽車運動過程中能量轉換的經歷汽油的汽油的化學能化學能氣體的氣體的內能內能發(fā)動機轉發(fā)動機轉動的動能動的動能汽車運動汽車運動的動能的動能通過控制單位時間內燃燒的汽油量，實現控制釋放化通過控制單位時間內燃燒的汽油量，實現控制釋放化學能的功率的目的學能的功率的目的燃燒汽油，釋放化學能燃燒汽油，釋放化學能每一次能量轉化都需要每一次能量轉化都需要通過力做功才能實現！通過力做功才能實現！每種形式的能量轉化為另一種形每種形式的能量轉化為

3、另一種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！長點長點知識知識二、體驗汽車運動中的物理味二、體驗汽車運動中的物理味1、受力特點、受力特點受牽引力作用受牽引力作用三、汽車起動過程的特點三、汽車起動過程的特點知道牽引力的施力物體是誰嗎？知道牽引力的施力物體是誰嗎？方向向哪里？方向向哪里？如何產生的？如何產生的？由什么因素決定嗎？由什么因素決定嗎？2、功率特點、功率特點地面地面始終與汽車的速度方向相同始終與汽車的速度方向相同汽車后輪轉動時，產生了相對地面汽車后輪轉動時，產生了相對地面的相對運動趨勢的相對運動趨勢汽車的功率就是牽引力的功率，汽車的功率就是牽引力的功率，牽引力的功率由油

4、門的大小控制，有額定功率的限制牽引力的功率由油門的大小控制，有額定功率的限制3、運動特點、運動特點初速度為零，加速運動到穩(wěn)定的速度初速度為零，加速運動到穩(wěn)定的速度速度穩(wěn)定是指速度不變的狀態(tài)，此時速度穩(wěn)定是指速度不變的狀態(tài)，此時a=0F=P/V，由，由P和和V共同決定共同決定完完全全的被動力喲！完完全全的被動力喲！形成了功率，力和運動速度三者相互影響、相互形成了功率，力和運動速度三者相互影響、相互制約的關系，出現復雜而有特色的運動過程制約的關系，出現復雜而有特色的運動過程P=F牽牽V四、各物理量之間的關系四、各物理量之間的關系1、力和加速度的關系：、力和加速度的關系：2、功率與力與速度的關系、功

5、率與力與速度的關系F合合=ma在在P、F、V三個量中，汽車起動過程中，只有三個量中，汽車起動過程中，只有V一一定是在變化的，因此汽車的起動過程比較簡單的運動形定是在變化的，因此汽車的起動過程比較簡單的運動形式就可以分為兩種了，哪兩種呢？式就可以分為兩種了，哪兩種呢？五、汽車的第一種加速起動五、汽車的第一種加速起動保持功率不變起動過程保持功率不變起動過程先討論簡單的情形先討論簡單的情形水平路面上行駛水平路面上行駛分析運動過程分析運動過程起點分析：起點分析：總條件總條件P不變不變V0=0F=P/V 非常大，一定大于阻力非常大，一定大于阻力f要先畫出汽車的受力圖喲！要先畫出汽車的受力圖喲！一定做加速

6、運動，速度越來越大一定做加速運動，速度越來越大跟蹤分析跟蹤分析1、跟蹤率先變化的量、跟蹤率先變化的量速度變大速度變大牽引力變小牽引力變小加速度變小加速度變小結論結論1、起動后先做加速度越來越小的加速運動、起動后先做加速度越來越小的加速運動哪牽引力會怎樣呢？哪牽引力會怎樣呢？2、跟蹤越來越小的量、跟蹤越來越小的量加速度越來越小加速度越來越小加速度小到零時，速度不再變化加速度小到零時，速度不再變化牽引力也不再變化牽引力也不再變化速度不再增大，維持加速度為零的運動速度不再增大，維持加速度為零的運動此時有特別的物理關系：此時有特別的物理關系：a=0，F=f，V=Vm結論結論2：加速為零后，汽車在功率不

7、變的條件下將一：加速為零后，汽車在功率不變的條件下將一直做勻速直線運動直做勻速直線運動來個更直觀的吧！來個更直觀的吧！畫出汽車整個起動畫出汽車整個起動過程的速度時間圖過程的速度時間圖象象思考一下：思考一下：為什么要跟為什么要跟蹤變小的量？蹤變小的量？理解題意，形成解題思路理解題意，形成解題思路求什么？求什么？找出物理關系式找出物理關系式給了什么已知條件給了什么已知條件兩者不一致的量兩者不一致的量再找物理關系式再找物理關系式aF-f=mam P 額額 Vm VF f P 額額 Vm VF=P額額/V f=P額額/Vm例題例題1：質量為：質量為2t的農用汽車，發(fā)動機額定功率為的農用汽車，發(fā)動機額定

8、功率為30kW，汽，汽車在水平路面行駛時能達到的最大時速為車在水平路面行駛時能達到的最大時速為54km/h。若汽車以。若汽車以額定功率從靜止開始加速，當其速度達到額定功率從靜止開始加速，當其速度達到v=36km/h時的瞬時的瞬時加速度是多大？時加速度是多大？六、汽車的第二種加速起動六、汽車的第二種加速起動保持牽引力不變起動過程保持牽引力不變起動過程還是討論簡單的情形還是討論簡單的情形水平路面上行駛水平路面上行駛分析運動過程分析運動過程起點分析：起點分析：總條件總條件F不變不變V0=0P=FV P 非常小，非常小，要先畫出汽車的受力圖喲！要先畫出汽車的受力圖喲！一定做勻加速運動，速度越來越大，功

9、率也越來越大一定做勻加速運動，速度越來越大，功率也越來越大跟蹤分析跟蹤分析1、跟蹤率先變化的量、跟蹤率先變化的量速度變大速度變大功率變大功率變大結論結論1、起動后先做加速度不變的加速運動、起動后先做加速度不變的加速運動哪功率會怎樣呢？哪功率會怎樣呢？2、跟蹤越來越接近限制的量、跟蹤越來越接近限制的量功率越來越大功率越來越大功率達到額定功率時，功率不能再增大功率達到額定功率時，功率不能再增大此時牽引力還大于阻此時牽引力還大于阻力，汽車還要加速力，汽車還要加速此后，由于功率只能保持額定功率不變，速度增大過程中，牽引力此后，由于功率只能保持額定功率不變，速度增大過程中，牽引力必減小將重復功率不變的運

10、動過程，即做速度增大，加速減小的運必減小將重復功率不變的運動過程，即做速度增大，加速減小的運動，直至加速度減為零后做勻速直線運動。動，直至加速度減為零后做勻速直線運動。畫出汽車整個起動過畫出汽車整個起動過程的速度時間圖象程的速度時間圖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,故牽引力必故牽引力必須減小須減小,加速度減小加速度減小,勻加速運動過程結束勻加速運動過程結束此時此時,有特別的關系：有特別的關系：P=P額額 F=f+ma V=P額額/F=P額額/（f+ma）結論：恒力起動過程的運動分為三段不同的結論：恒力起動過程的運動分為三段不同的運動過程，第一段勻加速運動，功率隨速度運動過

11、程，第一段勻加速運動，功率隨速度增大而增大，直至達到額定功率；第二段功增大而增大，直至達到額定功率；第二段功率不變，速度增大，加速度減小的運動，直率不變，速度增大，加速度減小的運動，直至加速度減小到零。第三段在額定功率下勻至加速度減小到零。第三段在額定功率下勻速運動，此時的速度即汽車能達到的最大速速運動，此時的速度即汽車能達到的最大速度。度。思考一下：為什么要跟蹤接近限制的量？思考一下：為什么要跟蹤接近限制的量？例例2：額定功率為：額定功率為80kW的汽車，在水平長直公路上行的汽車，在水平長直公路上行駛時最大速度可達駛時最大速度可達20m/s,汽車質量為汽車質量為2103kg 。如果。如果汽車

12、從靜止開始做勻加速直線運動，加速度可達汽車從靜止開始做勻加速直線運動，加速度可達2m/s2 。設運動過程中阻力大小不變，試求：。設運動過程中阻力大小不變，試求：（1）汽車運動時所受阻力）汽車運動時所受阻力f；（2）汽車勻加速運動過程可持續(xù)的時間）汽車勻加速運動過程可持續(xù)的時間t；（3）汽車啟動后，發(fā)電機在第三秒末的即時功率）汽車啟動后，發(fā)電機在第三秒末的即時功率P3；（4）汽車在做勻加速直線運動過程中，發(fā)動機所做的）汽車在做勻加速直線運動過程中，發(fā)動機所做的功功W理解題意，形成解題思路理解題意，形成解題思路求什么？求什么？找出物理找出物理關系式關系式給了什么給了什么已知條件已知條件兩者不一兩者

13、不一致的量致的量再找物理再找物理關系式關系式 ff=P額額/vmm P 額額 Vm a條件夠條件夠了喲！了喲！ tt=V/aV m P 額額 Vm V=P額額/F F=f+maP3WP3=FV3F V3m t P 額額 Vm aV3=atF=f+ma+f+tW=FsF Sm t P 額額 Vm aS=at2/2F=f+ma練習練習1.下列關于汽車運動的論述，不正確的是下列關于汽車運動的論述，不正確的是( )A.汽車以額定功率啟動后做變加速運動，速度、加速度均逐汽車以額定功率啟動后做變加速運動，速度、加速度均逐漸增大漸增大B.汽車以額定功率啟動后做變加速運動，速度逐漸增大；加汽車以額定功率啟動后

14、做變加速運動，速度逐漸增大；加速度逐漸減小，加速度為速度逐漸減小，加速度為0時，速度最大時，速度最大C.汽車勻速行駛時最大允許速度受發(fā)動機額定功率限制，要汽車勻速行駛時最大允許速度受發(fā)動機額定功率限制，要提高最大允許速度，必須增大發(fā)動機的額定功率提高最大允許速度，必須增大發(fā)動機的額定功率D.汽車在水平路面上以額定功率汽車在水平路面上以額定功率P行駛，則當牽引力行駛，則當牽引力F與阻力與阻力f平衡時，汽車的最大速度平衡時，汽車的最大速度vm=P/fA練習練習2. 列車在恒定功率機車的牽引下，從車站列車在恒定功率機車的牽引下，從車站出發(fā)行駛出發(fā)行駛5分鐘，速度達到分鐘，速度達到20m/s，那么在這

15、，那么在這段時間內，列車行駛的路程（段時間內，列車行駛的路程（ ） 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.不能確定不能確定解：畫出運動的解：畫出運動的v-t圖象如圖示，圖象如圖示，20m/s5mintv0若為勻變速運動，則圖象如圖若為勻變速運動，則圖象如圖示，示， 位移為位移為3km，故選，故選C C 練習練習3按額定功率行駛的汽車，所受地面的阻力保按額定功率行駛的汽車，所受地面的阻力保持不變，則（持不變，則（ ）A汽車加速行駛時，牽引力不變，速度增大汽車加速行駛時，牽引力不變，速度增大B汽車可以做勻加速運動汽車可以做勻加速運動C汽車加速行駛時

16、，加速度逐漸減小，速度逐漸汽車加速行駛時，加速度逐漸減小，速度逐漸 增大增大D汽車達到最大速度時，所受合力為零汽車達到最大速度時，所受合力為零CD練習練習4.質量為質量為m = 4000kg的卡車，額定輸出功率為的卡車，額定輸出功率為P=60 kW。當它從靜止出發(fā)沿坡路前進時，每行駛。當它從靜止出發(fā)沿坡路前進時，每行駛100 m，升高，升高5m，所受阻力大小為車重的，所受阻力大小為車重的0.1倍，取倍，取g=10 m/s2 . 試求：試求： (1)卡車能否保持牽引力為卡車能否保持牽引力為8000 N不變在坡路上行駛？不變在坡路上行駛？(2)卡車在坡路上行駛時能達到的最大速度為多大？這卡車在坡路

17、上行駛時能達到的最大速度為多大？這 時牽引力為多大？時牽引力為多大？(3)如果卡車用如果卡車用4000 N牽引力以牽引力以12m/s的初速度上坡，的初速度上坡，到達坡頂時，速度為到達坡頂時，速度為4 m/s,那么卡車在這一段路程中那么卡車在這一段路程中的最大功率為多少？平均功率是多少的最大功率為多少？平均功率是多少?分析分析:汽車能否保持牽引力為汽車能否保持牽引力為8000 N上坡要考慮兩點：第一，牽引上坡要考慮兩點：第一，牽引力是否大于阻力？第二，汽車若一直加速，其功率是否將超過額力是否大于阻力？第二，汽車若一直加速，其功率是否將超過額定功率，依定功率，依P=Fv解。本題考查了汽車牽引力恒定

18、時功率的計算。解。本題考查了汽車牽引力恒定時功率的計算。不少同學在得到不少同學在得到F f + mgsin后，立即做出結論：汽車可以保后，立即做出結論：汽車可以保持牽引力持牽引力8000 N不變上坡；而沒有考慮到汽車由于加速，速度不不變上坡；而沒有考慮到汽車由于加速，速度不斷增大，其功率不斷增大，如果坡路足夠長，這種運動方式是不斷增大，其功率不斷增大，如果坡路足夠長，這種運動方式是不允許的。允許的。解：分析汽車上坡過程中受力情況如圖所示：牽引力解：分析汽車上坡過程中受力情況如圖所示：牽引力F,重力重力 mg4104N，fkmg4103 N，支持力，支持力N，依題意，依題意 sin5/100。（1）汽車上坡時，若）汽車上坡時，若F8000N,而而fmgsin410341041/206103 N,即即F f +mgsin,汽車將加速上坡，速度不斷增大，汽車將加速上坡，速度不斷增大，其輸出功率其輸出功率P=Fv也不斷增大，長時間后，將也不斷增大，長時間后，將超出其額定輸出功率，所以，汽車不能保持牽引力超出其額定輸出功率，所以，汽車不能保持牽引力為為8000N不變上坡。不變上坡。(2)汽車上坡時，速度越來越大，必須不斷減小牽引力以汽車上坡時，速度越來越大，必須不斷減小牽引