《機(jī)車啟動(dòng)兩類問(wèn)題》教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)：1．會(huì)分析機(jī)車恒定功率和恒定加速度啟動(dòng)過(guò)程中，牽引力、速度和加速度的變化情況。明確機(jī)車啟動(dòng)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，分為幾個(gè)階段，各個(gè)階段力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。3．尋找、領(lǐng)會(huì)并掌握機(jī)車啟動(dòng)問(wèn)題的解題策略。重點(diǎn)難點(diǎn)：機(jī)車啟動(dòng)過(guò)程中牽引力、速度，加速度和功率的變化情況及相互制約的關(guān)系，注意不同運(yùn)動(dòng)過(guò)程的銜接點(diǎn)滿足的條件?！緦W(xué)習(xí)過(guò)程】◆相關(guān)知識(shí)：1通常我們所說(shuō)的機(jī)車的功率或發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，實(shí)際是指其牽引力的功率，不是合力的功率。2對(duì)機(jī)車等交通工具運(yùn)行問(wèn)題，應(yīng)明確中，tvtv=5×103g的汽車在水平公路上行駛，阻力是車重的倍，讓車保持額定功率為60W，從靜止開始行駛。（g取10m/2）求：tvtv⑴汽車達(dá)到的最大速度vma；⑵汽車車速v1=2m/時(shí)的加速度。【解析】（1）由a得：（2）當(dāng)v1=2m/時(shí)，設(shè)此時(shí)牽引力為F1由牛頓第二定律得F1-F阻=ma,所以二．以恒定加速度啟動(dòng)的方式：◆動(dòng)態(tài)過(guò)程分析：tvtvtv【例2】質(zhì)量為m=×103g的汽車，發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為/2的加速度行駛，所受阻力F阻=×103N，則汽車勻加速行駛的最長(zhǎng)時(shí)間為多少汽車可能達(dá)到的最大速度為多少【解析】設(shè)汽車勻加速行駛時(shí)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)牽引力為F，則根據(jù)牛頓第二定律F-F阻=ma得F=maF阻=×103×N×103N=×103N，設(shè)汽車勻加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程的末速度為v,由a,此時(shí)，牽引力F′=F阻，則【例3】一列火車總質(zhì)量m=500t，機(jī)車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率/2，，求：1火車在水平軌道上行駛的最大速度vm；2在水平軌道上,發(fā)動(dòng)機(jī)以額定功率/和v2=10m/時(shí)，列車的瞬時(shí)加速度a1、a2；3在水平軌道上以36m/h的速度勻速行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率/2的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng)，這一過(guò)程維持的最長(zhǎng)時(shí)間t。解析：1當(dāng)牽引力等于阻力，即F＝Ff＝mg時(shí)火車的加速度為零，速度達(dá)到最大，則vm＝eq\fg＝12m/2當(dāng)v1＝1m/<vm時(shí)，火車加速運(yùn)動(dòng)，牽引力F1＝eq\f＝1.1m/2當(dāng)v=v2=10m/時(shí)，F(xiàn)2=QUOTEPv2=6×104N，據(jù)牛頓第二定律得=23當(dāng)v＝36km/h＝10m/時(shí)，火車勻速運(yùn)動(dòng)，則發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率為a＝3×105N在此過(guò)程中，速度增大，發(fā)動(dòng)機(jī)功率增大．當(dāng)功率為額定功率時(shí)速度大小為v′＝eq\f2m/2m/235×105W44【課堂小結(jié)】11無(wú)論哪種啟動(dòng)過(guò)程，機(jī)車的最大速度都等于其勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度，即vm＝eq\fin＝eq\fin為最小牽引力，其值等于阻力F阻．2機(jī)車以恒定加速度啟動(dòng)的過(guò)程中，勻加速過(guò)程結(jié)束時(shí)，功率最大，速度不是最大，即v＝eq\f＝eq\fP,F阻3機(jī)車以恒定功率啟動(dòng)時(shí)，牽引力做的功W＝Pt由動(dòng)能定理得：Pt－F阻＝ΔE此式經(jīng)常用于求解機(jī)車以恒定功率啟動(dòng)過(guò)程的位移大?。眷柟叹毩?xí)】【例4】水平面上靜止放置一質(zhì)量為m＝0.2kg的物塊，固定在同一水平面上的小型電動(dòng)機(jī)通過(guò)水平細(xì)線牽引物塊，使物塊由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，2末達(dá)到額定功率，其v－t圖線如圖所示，物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝，g取10m/2，電動(dòng)機(jī)與物塊間的距離足夠遠(yuǎn)．求：1物塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的牽引力大小；2電動(dòng)機(jī)的額定功率；3物塊在電動(dòng)機(jī)牽引下，最終能達(dá)到的最大速度．解析：1由題圖知，0～2時(shí)間內(nèi)物塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，2末達(dá)到額定功率，2后以額定功率做變加速運(yùn)動(dòng)，達(dá)到最大速度后做勻速直線運(yùn)動(dòng)．物塊在勻加速階段加速度大小a＝eq\fΔv,Δt＝0.4m/2物塊受到的摩擦力大小f＝μmg由牛頓第二定律有F－f＝ma解得牽引力F＝N2當(dāng)v＝0.8m/時(shí)，電動(dòng)機(jī)達(dá)到額定功率，則電動(dòng)機(jī)的額定功率時(shí)，物塊所受的牽引力大小等于摩擦力大小，有F1＝μmg解得vm＝1.12m/答案：1N2W31.12m/變式練習(xí)：一輛汽車質(zhì)量為1×103g，最大功率為2×104W，在水平路面上由靜止開始做直線運(yùn)動(dòng)，最大速度為，運(yùn)動(dòng)中汽車所受阻力恒定。發(fā)動(dòng)機(jī)的最大牽引力為3×103N，其行駛過(guò)程中牽引力F與車速的倒數(shù)的關(guān)系如圖所示。試求：1根據(jù)圖線ABC判斷汽車做什么運(yùn)動(dòng)2的大小3整個(gè)運(yùn)動(dòng)中的最大加速度4當(dāng)汽車的速度為10m/時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為多大解析：1圖線AB表示牽引力F不變，阻力Ff不變，汽車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，圖線BC的斜率表示汽車的功率/時(shí)處于圖線BC段,故此時(shí)的功率為最大功率/32m/242×104W【課后練習(xí)】1．如圖所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＝5×103kg的重物豎直吊起的過(guò)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＝0.2m/2，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＝1.02m/的勻速運(yùn)動(dòng)．取g＝10m/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．【解析】1設(shè)起重機(jī)允許輸出的最大功率為①F0＝mg②代入數(shù)據(jù)有g(shù)＝ma⑤v1＝at1⑥由③④⑤⑥，代入數(shù)據(jù)，得t1＝5⑦當(dāng)時(shí)間為t＝2時(shí)，重物處于勻加速運(yùn)動(dòng)階段，設(shè)此時(shí)速度的大小為v2，輸出功率為102kg15m2m15ma＝15m/時(shí)，牽引力為Fmin＝400N故恒定阻力Ff＝Fmin＝400N額定功率invma＝6×103W2勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度a＝eq\fF－Ff,m＝eq\f2000－4