功率與機車的啟動

1、第第3 3節(jié)節(jié)功功 率率平均功率和瞬時功率平均功率和瞬時功率1.1.求平均功率求平均功率WPtPFv2.2.求瞬時功率求瞬時功率ttPFv3.F3.F和和V V必須在同一條直線上才能帶入計算，必須在同一條直線上才能帶入計算，不共線時，先分解，再帶入。不共線時，先分解，再帶入。4.4.功率功率P P有可能是有可能是負數(shù)負數(shù)，只不過我們只想表示，只不過我們只想表示做功快慢，一般都是取其做功快慢，一般都是取其絕對值絕對值。經典例題經典例題設在平直的公路上以一般速度行駛的自行車，設在平直的公路上以一般速度行駛的自行車，所受阻力約為人和車總重的所受阻力約為人和車總重的0.020.02倍，如果人倍，如果人

2、和車的質量約為和車的質量約為80kg80kg，騎車人的功率最接近，騎車人的功率最接近于于 A.10A.10-1-1 kWkW B.10 B.10-3 -3 kWkW C.1 kW C.1 kW D.10 D.10 kWkW自行車長自行車長時間功率時間功率約約70W70W；優(yōu)；優(yōu)秀運動員秀運動員短時間功短時間功率可達到率可達到1kW1kW。寶馬寶馬X5X5最大輸出功率達最大輸出功率達235kW.235kW.韶山型韶山型電力機電力機車輸出車輸出功率為功率為 4200kW太空渦輪泵功率太空渦輪泵功率 4622546225千瓦千瓦 實踐調查：實踐調查：電動車的功率為多少?瓦特瓦特詹姆斯詹姆斯瓦特：瓦特

3、：17361736年年1 1月月1919日生于英國日生于英國格拉格拉斯哥斯哥，由于身體不好未受過系統(tǒng)教育，自學，由于身體不好未受過系統(tǒng)教育，自學了天文學、化學、物理學和解剖學，還在父了天文學、化學、物理學和解剖學，還在父親的工廠里學到機械制造知識，后來他到倫親的工廠里學到機械制造知識，后來他到倫敦的一家鐘表店當學徒。敦的一家鐘表店當學徒。17631763年他到格拉斯年他到格拉斯哥大學工作，對原始蒸汽機作了重大改進，哥大學工作，對原始蒸汽機作了重大改進，發(fā)明了單缸單動式和單缸雙動式蒸汽機，提發(fā)明了單缸單動式和單缸雙動式蒸汽機，提高了蒸汽機的熱效率和可靠性。高了蒸汽機的熱效率和可靠性。178517

4、85年，因年，因對蒸汽機改進的重大貢獻被選為英國皇家學對蒸汽機改進的重大貢獻被選為英國皇家學會會員和法蘭西科學院外籍院士。會會員和法蘭西科學院外籍院士。18191819年年8 8月月2525日瓦特在日瓦特在希斯菲爾德希斯菲爾德逝世。逝世。經典例題經典例題一個中學生（一個中學生（正常體重正常體重）在體育課上進行跳）在體育課上進行跳繩測試，他一分鐘連續(xù)跳了繩測試，他一分鐘連續(xù)跳了120120下，則他跳繩下，則他跳繩的平均功率接近于下面哪一個數(shù)值的平均功率接近于下面哪一個數(shù)值A A5W5WB B50W50WC C500W500WD D1000W1000W設體重設體重500N500N，跳的高度約為，跳

5、的高度約為5cm5cm一次克服重力做一次克服重力做 W=mgh=500NW=mgh=500N0.05m=25J0.05m=25J60s60s跳跳120120次所做的總功為：次所做的總功為：W W總總=120=12025J=3000J25J=3000J所以平均功率約為：所以平均功率約為：P = 3000/60 = 50wP = 3000/60 = 50w經典例題經典例題長為長為L L的細線一端固定在的細線一端固定在O O點，另一端系一質點，另一端系一質量為量為m m的小球，開始時，細線被拉直，并處于的小球，開始時，細線被拉直，并處于水平位置，球處在與水平位置，球處在與0 0點等高的點等高的A A

6、位置。現(xiàn)將位置?，F(xiàn)將球由靜止釋放，它由球由靜止釋放，它由A A運動到最低點運動到最低點B B的過程的過程中，重力的瞬時功率變化的情況是中，重力的瞬時功率變化的情況是A A一直在增大一直在增大 B B一直在減小一直在減小C C先增大后減小先增大后減小 D D先減小后增大先減小后增大答案：答案：C C功率習題課功率習題課機車的啟動機車的啟動開始汽車的功率為最大功率開始汽車的功率為最大功率P P額額（額定功率）（額定功率）開始階段：開始階段：由由 P=FV P=FV 得得 F=P/V F=P/V 可知可知F F很大（趨近于無窮大），很大（趨近于無窮大），所以所以a=(F-f)/m a=(F-f)/m

7、 也很大，所以也很大，所以V V會迅速增大會迅速增大隨著隨著V V增大，而增大，而P P不變（不變（P P額），額），再由再由F=P/VF=P/V可知可知F F不得不減小，不得不減小，a a也隨之減小也隨之減小則汽車做則汽車做加速度逐漸減小加速度逐漸減小的的加速運動加速運動。恒定功率的啟動恒定功率的啟動經歷一段加速時間后經歷一段加速時間后當當F F減小至減小至f f時，時，a=0a=0，物體不再加速（速度達，物體不再加速（速度達到最大值），處于勻速直線運動狀態(tài)。到最大值），處于勻速直線運動狀態(tài)。恒定功率的啟動恒定功率的啟動恒定功率的方式啟動不是勻加速運動。這種恒定功率的方式啟動不是勻加速運動。

8、這種加速過程發(fā)動機做的功只能用加速過程發(fā)動機做的功只能用W=PtW=Pt計算，不計算，不能用能用W=FsW=Fs計算（因為計算（因為F F為變力）。為變力）。最大速度最大速度( (勻速運動時的速度勻速運動時的速度) )Vmax=PVmax=P額額/F/F，此時，此時F=fF=f，所以，所以Vmax=PVmax=P額額/f/f用圖像表示用圖像表示速度速度隨時間變化的情況隨時間變化的情況恒定功率的啟動恒定功率的啟動VtVmax圖象的彎曲形狀表明加速過程中圖象的彎曲形狀表明加速過程中a a逐漸減小逐漸減小12用圖像表示用圖像表示功率功率隨時間變化的情況隨時間變化的情況恒定功率的啟動恒定功率的啟動Pt

9、Pmax12開始階段開始階段機車的牽引力機車的牽引力F F恒定，恒定，根據(jù)根據(jù)a=(F-f)/ma=(F-f)/m，可得，可得a a恒定，恒定，物體做勻加速物體做勻加速直線運動直線運動，則，則V V均勻增大。由均勻增大。由P=FVP=FV可知，可知，P P也也均勻增大。均勻增大。經過一段勻加速后經過一段勻加速后功率達到最大值功率達到最大值P P額額后，后，F(xiàn) F仍然大于仍然大于f f，汽車還，汽車還要加速。要加速。但在但在P P恒定（恒定（P P額）的情況下，若額）的情況下，若V V增增大，大，F(xiàn) F不得不減小，則不得不減小，則a a也隨之減小。也隨之減小。此階段汽車做加速度逐漸減小的加速運動

10、。此階段汽車做加速度逐漸減小的加速運動。恒定加速度（恒定加速度（恒力恒力）的啟動）的啟動第一階段汽車做勻加速運動，第一階段汽車做勻加速運動，F(xiàn) F不變，不變，a a不變，不變，V V均勻增大，均勻增大，P P均勻增大；均勻增大；第二階段汽車做加速度減小的加速運動，第二階段汽車做加速度減小的加速運動，P P不變，不變，V V增大，增大，F(xiàn) F減小，減小，a a減?。粶p??；當當F F減小至減小至f f那么大時，那么大時，a=0a=0，物體速度不再增，物體速度不再增大（速度達到最大值），大（速度達到最大值），此時汽車進入此時汽車進入第三階段勻速直線運動狀態(tài)。第三階段勻速直線運動狀態(tài)。恒定加速度（恒定

11、加速度（恒力恒力）的啟動）的啟動用圖像表示用圖像表示速度速度隨時間變化的情況隨時間變化的情況VtVmax123V1恒定加速度（恒定加速度（恒力恒力）的啟動）的啟動第一階段勻加速運動結束時的速度并沒有達第一階段勻加速運動結束時的速度并沒有達到（全過程中的）到（全過程中的）最大速度最大速度用圖像表示用圖像表示功率功率隨時間變化的情況隨時間變化的情況PtP額123恒定加速度（恒定加速度（恒力恒力）的啟動）的啟動1.1.恒定加速度恒定加速度（恒力）（恒力）的啟動不是一直都做的啟動不是一直都做勻加速運動，只是開始一段時間勻加速，當勻加速運動，只是開始一段時間勻加速，當機車功率達到額定功率以后是變加速運動，機車功率達到額定功率以后是變加速運動，速度達到最大值之后是勻速直線運動速度達到最大值之后是勻速直線運動 。2.2.勻加速時功率不恒定，勻加速時功率不恒定，這個過程中發(fā)動機這個過程中發(fā)動機做的功只能用做的功只能用W=FW=F s s計算（計算（F F是恒力）是恒力），不能，不能用用W=PW=P t t計算（因為計算（因為P P為變化的功率）。為變化的功率）。恒定加速度（恒定加速度（恒力恒力）的啟動）的啟動3.3.勻加速運動結束時機車的速度并不是最大勻加速運動結束時機車的速度并不是最大速度。此時速