机车启动专题学案.doc

机车启动专题学案
一、教学目的：
1、能正确计算常见情况下各力的平均功率和瞬时功率。
2、能正确分析机车的起动过程。
二、重点难点：
1、恒定牵引力起动过程的分析。
2、额定功率和实际功率的区别和联系。
三、教学方法：
练习、讨论、讲授
四、教学过程：
(一) 温故知新
1.功率的定义：__________________________________________________。
2.功率的物理意义：______________________________________________。
3.①功率的定义式： 。 ……（1）

②功率与速度的关系： 。 …… （2）
若为平均速度,则表示__________功率；
若为瞬时速度,则表示__________功率；
※一般（1）式常用于求解平均功率 （2）式常用于求解瞬时功率
4.额定功率：机车正常工作时发动机输出的最大功率；
5.实际功率：机车工作时发动机实际输出的功率（注意：牵引力与速度同方向）
（二）自主探究
问题：当机车的功率一定时，若机车的速度在增加，则机车的加速度是如何变化的呢？机车将做怎样的运动？本节就研究这一问题。
（三）领悟整合
汽车启动可分为两类:一类以恒定功率启动，另一类以恒定加速度启动。
1、机车以恒定功率起动情况：
一定，速度变大，牵引力变小，加速度变小，当时，速度不变，机车匀速运动，这时牵引力，而速度达最大。这个动态过程简图如下：
v
F =P/v
a =
当a=0时，F=f,速度达到最大值vm.
保持vm匀速运动
这一起动过程的V-t图如图所示：
OO
tO
VO

在恒定功率启动过程中，汽车的运动具有以下特点：
（1）机车在启动过程中先做加速度不断减小的加速运动，同时 变小，当牵引力等于 ，汽车开始以最大速度做 运动。
（2）机车启动过程中的功率始终等于汽车的 。
（3）机车的牵引力和阻力始终满足牛顿第二定律 。
（4）机车的牵引力和瞬时速度始终满足 。
（5）在启动过程结束时，因为牵引力和阻力平衡，此时有 。
2、机车以恒定加速度起动情况：
一定时，也一定，随增大而增大，当达到额定功率后，、不能维持不变，开始减小，但还有加速度，速度还要继续增大，直到，达到最大。
这个动态过程简图如下：当P=P额时
F =P额/V，V
a =
当a=0时，F=f,速度达到最大值Vm.
保持Vm匀速运动
a定=（F定-f）/m
V ， P =FV

这一起动过程的图如图所示：

v
OO
tO

t0
vmO
v0

这一过程启动具有以下特点：
（1）机车启动过程中经历了两个阶段：一是 ，二是 ，最终 。
（2）机车在匀加速运动阶段，机车的瞬时速度 ，匀加速所能达到的最大速度 ，匀加速所能维持的时间 。
（3）机车在匀加速运动阶段，机车的瞬时功率 。
（4）机车在匀加速运动阶段结束时，瞬时功率等于额定功率，即 =
（5）机车在进入变加速阶段功率恒为 ，进入匀速直线运动时牵引力和阻力平衡，
= 。
讨论：机车的运动公式中，代表机车所受的阻力，探究是否指摩擦力，还是其它的力？
【例题】汽车发动机的额定功率为，汽车质量m=5.0×103kg，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重0.1倍，试问：
①汽车保持额定功率从静止起动后能达到的最大速度是多少？
②汽车从静止开始，保持以a=0.5m/s2的加速度作匀加速直线运动，这一过程维持多长时间？

（四）课堂练习
1、汽车由静止起动即以加速度a作匀加速运动，则汽车达到额定功率时，汽车的速度：（ ）
A．同时达到最大值；
B．还没有达到最大值；
C．在没有达到额定功率前达到最大值；
D．此后保持不变。
2、质量为m=2.0×103kg的汽车，发动机的牵引力功率为P=30kW，在水平公路上能达到的最大速度vm=15m/s，当汽车的速度为v=10m/s时加速度为多大？

（五）课堂小结
1、机车以恒定功率起动情况：P一定，速度v变大，加速度a变小，当a=0时，v不变，机车匀速运动，这时牵引力F=f阻，而Vm=P额/f阻。
2、机车以恒定加速度a起动情况：a一定时，F也一定，P随V增大而增大，当P达到额定功率P额后，F、a不能维持不变，开始减小，但速度还要增大，直到a=0，V达到最大Vm=P额/f.
（六）达标测试
1、飞机在飞行时受到的空气阻力与速率的平方成正比。若飞机以速率V匀速飞行时，发动机的功率为P，则当飞机以速率nV匀速飞行时，发动机的功率为：（ ）
Ａ．np Ｂ．2np
Ｃ．n2p Ｄ．n3p。
3、质量为105 kg的机车，以18km/h的初速度，以恒定的功率运行，经４min前进了1．8km，这时机车达到最大速度72km/h，设机车在运行过程中所受的阻力大小不变。求机车的功率和所受阻力大小。
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