高中物理 第四章 機(jī)械能和能源 第2節(jié) 功率 3 機(jī)車以恒定的加速度啟動(dòng)動(dòng)力學(xué)分析學(xué)案 教科版必修2.doc
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機(jī)車以恒定的加速度啟動(dòng)動(dòng)力學(xué)分析 一、考點(diǎn)突破: 知識(shí)點(diǎn) 考綱要求 說明 機(jī)車以恒定的加速度啟動(dòng)動(dòng)力學(xué)分析 1. 能夠運(yùn)用機(jī)車啟動(dòng)的特點(diǎn)解決機(jī)車的啟動(dòng)問題; 2. 會(huì)自己動(dòng)手推導(dǎo)、討論、分析機(jī)車問題 本知識(shí)點(diǎn)難度較大,綜合性較強(qiáng),過程較多,其中涉及到高一階段除曲線運(yùn)動(dòng)外的幾乎所有內(nèi)容,如受力分析,牛頓第二定律,運(yùn)動(dòng)學(xué)公式及功率公式,勻變速運(yùn)動(dòng)和非勻變速運(yùn)動(dòng),是與高考接軌的一個(gè)考點(diǎn) 二、重難點(diǎn)提示: 重點(diǎn):1. 理解解決機(jī)車啟動(dòng)問題的兩個(gè)核心公式。 2. 理解機(jī)車兩種啟動(dòng)方式中各段的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。 難點(diǎn):1. 對(duì)兩種啟動(dòng)方式的v-t圖象進(jìn)行分析。 2. 學(xué)會(huì)將牛頓第二定律及功率方程融入機(jī)車問題。 機(jī)車以恒定加速度啟動(dòng) 1. 模型綜述 物體在牽引力(受功率和速度制約)作用下,從靜止開始克服一定的阻力,加速度不發(fā)生變化,但受額定功率的限制,達(dá)到P額后加速度減小,速度增大,最終加速度等于零,速度達(dá)到最大值。 【要點(diǎn)詮釋】 (1)受力情況:如圖所示, (2)功率特征:先增大到額定功率后以額定功率行駛。 (3)機(jī)車的功率為牽引力的功率,而非合外力的功率。 2. 模型特征 (1)動(dòng)態(tài)過程: (2)這一過程的速度—時(shí)間圖象如圖所示: 【重要提示】 注意區(qū)分勻加速結(jié)束時(shí)的速度和機(jī)車行駛的最大速度。 【核心歸納】 1. 無論哪種啟動(dòng)方式,機(jī)車最終的最大速度都應(yīng)滿足:vm=,且以這個(gè)速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)。 2. 在用公式P=Fv計(jì)算機(jī)車的功率時(shí),F(xiàn)是指機(jī)車的牽引力而不是機(jī)車所受到的合力。 3. 恒定功率下的加速一定不是勻加速,這種加速過程發(fā)動(dòng)機(jī)做的功可用W=Pt計(jì)算,不能用W=Fl計(jì)算(因?yàn)镕是變力)。 4. 以恒定牽引力加速時(shí)的功率一定不恒定,這種加速過程發(fā)動(dòng)機(jī)做的功常用W=Fl計(jì)算,不能用W=Pt計(jì)算(因?yàn)楣β蔖是變化的)。 例題1 質(zhì)量為m的汽車在平直路面上啟動(dòng),啟動(dòng)過程的速度圖象如圖所示,從t1時(shí)刻起汽車的功率保持不變,整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中汽車所受阻力恒為Ff,則( ) A. 0~t1時(shí)間內(nèi),汽車的牽引力等于m B. t1~t2時(shí)間內(nèi),汽車的功率等于 v1 C. 汽車運(yùn)動(dòng)過程中最大速度v= v1 D. t1~t2時(shí)間內(nèi),汽車的平均速度小于 思路分析:在0~t1時(shí)間內(nèi),汽車勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度為,牽引力,故A錯(cuò)誤;在t1-t2時(shí)間內(nèi),汽車的功率,故B正確;汽車的最大功率為:,達(dá)到最大速度時(shí)有,聯(lián)立可得最大速度,故C正確; 在tl-t2時(shí)間內(nèi),汽車做變加速運(yùn)動(dòng),該過程圖線與時(shí)間軸圍成的面積,大于勻變速過程的面積,即變加速的位移等于勻加速的位移,所以汽車的平均速度大于,故D錯(cuò)誤。 答案:BC 例題2 (四川高考)圖示為修建高層建筑常用的塔式起重機(jī)。在起重機(jī)將質(zhì)量m=5103 kg的重物豎直吊起的過程中,重物由靜止開始向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度a=0.2 m/s2,當(dāng)起重機(jī)輸出功率達(dá)到其允許的最大值時(shí),保持該功率直到重物做vm=1.02 m/s的勻速運(yùn)動(dòng)。取g=10 m/s2,不計(jì)額外功。求: (1)起重機(jī)允許輸出的最大功率。 (2)重物做勻加速運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間和起重機(jī)在第2秒末的輸出功率。 思路分析:(1)設(shè)起重機(jī)允許輸出的最大功率為P0,重物達(dá)到最大速度時(shí),拉力F0等于重力。 代入數(shù)據(jù),有; (2)勻加速運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí),起重機(jī)達(dá)到允許輸出的最大功率,設(shè)此時(shí)重物受到的拉力為F,速度為v1,勻加速運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷時(shí)間為t1,有: 代入數(shù)據(jù),得:t1=5 s 當(dāng)t=2 s時(shí),重物處于勻加速運(yùn)動(dòng)階段,設(shè)此時(shí)速度為v2,輸出功率為P,則 代入數(shù)據(jù),得:P=2.04104W。 答案:(1) (2) P=2.04104W 【知識(shí)脈絡(luò)】 滿分訓(xùn)練: 一輛汽車在水平路面上勻速直線行駛,阻力恒定為Ff,t1時(shí)刻駛?cè)胍蛔枇榈穆范卫^續(xù)行駛,t2時(shí)刻駛出這段路,阻力恢復(fù)為Ff,行駛中汽車功率恒定,則汽車的速度v及牽引力F隨時(shí)間t的變化圖象可能是 ( ) 思路分析:0~t1時(shí)間內(nèi),汽車做勻速運(yùn)動(dòng),F(xiàn)=Ff,t1~t2時(shí)間內(nèi)P=Fv,隨著v的增大,F(xiàn)減小,汽車做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng),t2時(shí)刻,F(xiàn)- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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