机车的两种启动方式(2课时)Word文件下载.docx
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1、能够运用两种启动的特点解机车的启动问题
2、学生会自己动手推导，讨论，分析机车问题。
3、培养学生逻辑思维能力。
情感态度
与价值观
通过这节课的学习激发学生的学习兴趣，让学生发现并体会物理学中的逻辑性，通过自己的推理去感受物理学习中的乐趣。
教学重点
1、 理解解决机车启动问题的两个核心公式
2、 理解机车两种启动方式中各段的运动性质。
教学难点
1、学会分析机车启动问题中的解题关键及突破点。
2、对两种启动方式的V-t图像分析
3、学会将牛顿第二定律及功率方程融入机车问题。
教具
多媒体课件
学情分析
德育渗透
由于本节内容的难度较大，首要的一条就是学生对前面知识点的复习问题，对牛顿第二定律而言，F=ma中的F是指合力；
怎样用v-t图去描述物体的运动等；
第二，学生应自己动手推导从而得出结论，切忌死记结论；
第三，这节最终的问题要落实在做题上，学生通过习题去了解过程并且掌握解题关键条件，从而对整个问题有一个系统的认识。
山西省灵石县第一职业高级中学备课纸
（二）
通常讲机车的功率是指机车的牵引力的功率，P＝Fv恒成立，与阻力f无关，与P是否为额定功率无关，与机车的运动状态无关。
机车可通过油门控制功率，可通过换档调整速度从而改变牵引力。
机车起动通常有两种方式，下面把这两种启动方式的规律总结如下：
一、机车以恒定功率启动的运动过程
1、机车以恒定的功率P启动后，若运动过程中所受的阻力不变，由于牵引力F＝P／v，根据牛顿第二定律：
F－f＝ma即P／v－f＝ma
所以：
当速度v增大时，加速度a减小。
当加速度a＝0时，机车的速度达到最大，此时有：
。
以后，机车已vm做匀速直线运动。
2、这一过程，F、v、a的变化也可表示为：
3、用v－t图，这一过程可表示为右下图：
最大速度之前是一段曲线。
4、以恒定功率启动的特点：
（1）汽车在启动过程中先做加速度不断减小的加速运动，同时牵引力变小，当牵引力等于阻力时，开始以最大速度匀速运动。
（2）汽车在启动过程中的功率始终等于汽车的额定功率。
（3）汽车的牵引力和阻力始终满足牛顿第二定律F－f＝ma。
（4）汽车的牵引力和瞬时速度始终满足P－P额＝Fv。
（5）在启动过程结束时，因为牵引力和阻力平衡，此时有
P额＝Fvm＝fvm。
（6）从能的角度看，启动过程中牵引力所做的功一方面用以克服阻力做功，另一方面增加汽车的动能。
二、机车以恒定加速度启动的运动过程
1、机车以恒定的加速度a启动时，牵引力F、阻力f均不变，此时有：
F－f＝ma。
机车匀加速运动的瞬时功率：
P＝Fv＝（f＋ma）•v＝（f＋ma）•at≤P额。
匀加速阶段的最长时间t＝P额／［（ma＋f）a］；
匀加速运动的末速度为vt＝P额／（ma＋f）。
当机车达到这一速度时，其瞬时功率等于它的额定功率。
然后机车又做变加速运动。
此时加速度a和第一种启动过程一样变化；
这时的最大速度是。
而变加速阶段的位移应该用动能定理来计算：
2、匀加速启动过程的各个量（P、F、a、v）的变化情况如下：
3、用v－t图，这一过程可表示为右图：
起初匀加速运动是
一段倾斜的直线，紧接着是一段曲线，最后是平行于时间轴的直线。
4、以恒定牵引力启动的特点：
（1）汽车的起动过程经历两个阶段：
匀加速直线运动；
变加
速直线运动，最终做匀速直线运动。
（2）汽车在匀加速运动阶段，汽车的瞬时速度v＝v0＋at
（v0＝0）汽车做匀加速运动所能维持的时间t＝vt/a。
（3）汽车做匀加速运动阶段，其瞬时功率P＝Fv≤P额。
（4）汽车在匀加速运动阶段结束时，瞬时功率等于额定功率，且
Pt＝P额＝Fvt。
（5）汽车在变加速运动阶段功率恒为额定功率，进入匀速直线运动时牵引力和阻力平衡，有Pt＝P额＝fvm。
（6）从能的角度看：
匀加速直线运动阶段W牵1－fs1=（W牵1、s1分别表示匀加速运动阶段牵引力所做的功、位移），变加速直线运动阶段牵引力所做的功W牵2=P额t2（t2表示变加速直线运动阶段所经历的时间），W牵2－。
（s2为变加速直线运动阶段的位移）
三、典型例题
例题：
汽车发动机的额定功率为60kw，汽车的质量为5t，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.1倍，g取10m/s2，问：
（1）汽车保持以额定功率从静止起动后能达到的最大速度是多少？
（2）若汽车保持以0.5m/s2的加速度做匀加速运动，这一过程能维持多长时间？
解析：
（1）根据题意，汽车达到最大速度时作匀速直线运动，所以有
解析：
1、当汽车速度达到最大时，a＝0，因而有F＝f，则
（2）汽车以恒定的加速度a匀加速运动，则牵引力恒定。
P＝Fv，随v增大，牵引力功率P也增大，当功率增大至额定功率时不能再增大，牵引力减小，加速度也减小，匀加速运动结束。
设此时速度为vt，则有
即
解得v＝8.0m/s
由v＝at得，这一过程维持的时间为t＝。
解后评析：
1、这类问题的关键是机车的发动机功率——机车的牵引功率是否达到额定功率，若在额定功率下启动，则一定是变加速运动。
因为牵引力随速度的增大而减小。
求解有关问题时不能用匀变速运动的规律来处理。
2、特别注意匀加速启动时，牵引力恒定。
当功率随速度增至额定功率时的速度（匀加速结束时的速度），并不是机车的最大速度。
此后，机车仍要在额定功率下做加速度逐渐减小的加速运动，直至加速度减小为零是速度达到最大（这阶段与以额定功率启动的过程相同）。
以上主要概括了机车在平直路面上的两种启动方式，下面，分析一下机车在斜坡上的启动情况。
机车在倾角为θ的斜坡上从静止开始起动时，无论以额定功率起动，还是以恒定牵引力起动，其起动过程和在平直路面上的情况相似，其区别在于以下几点：
1、机车在斜坡上起动时，机车的牵引力F、阻力f和重力沿斜坡向下的分力mgsinθ始终满足牛顿第二定律：
上坡时F－f－mgsinθ=ma，下坡时F－f＋mgsinθ=ma。
（若以额定功率起动，加速度a时刻在变；
若以恒定牵引力起动，加速度a恒定。
）
2、机车在斜坡上起动过程刚结束时，因为牵引力、阻力和重力沿斜面向下的分力三者平衡：
上坡时有F=f＋mgsinθ，P额=Fvm＝（f＋mgsinθ）vm；
下坡时有F=f－mgsinθ，P额=Fvm＝（f－mgsinθ）vm。
（在这一点上，两种起动方式是一致的。
3、从能的角度看：
若以额定功率起动，上坡时，牵引力所做的功有三个方面的作用，一是用以克服阻力做功；
二是增加车的重力势能；
三是增加机车的动能：
W牵=（阻力做功Wf、重力做功WG均为负值）；
下坡时，牵引力、重力做正功有两个方面的作用，用以克服阻力做功和增加汽车的动能：
W牵＋WG=（阻力做功Wf为负值、重力做功WG为正值）。
若以恒定牵引力起动，上坡时，牵引力所做的功也有三个方面的作用，一是用以克服阻力做功；
W牵=（阻力做功Wf、重力做功WG均为负值）；
匀加速直线运动阶段W牵（s1表示匀加速直线运动的位移），变加速直线运动阶段，牵引力所做的功W牵=P额t2（t2表示变加速直线运动阶段所经历的时间），W牵2（s2为变加速直线运动阶段的位移）；
下坡时，牵引力、重力做正功有两个方面的作用，用以克服阻力做功和增加汽车的动能W牵＋WG=（阻力做功Wf为负值，重力做功WG为正值），其中匀加速直线运动阶段W牵（s1表示匀加速直线运动的位移）；
变加速直线运动阶段牵力所做的功W牵2=P额t2（t2表示变加速直线运动阶段所经历的时间），W牵2（s2为变加速直线运动阶段的位移）。
板书设计
山西省灵石县第一职业高级中学备课纸（三）
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机车的两种启动方式
1、
2、用v－t图，这一过程可表示为右下图：
1、匀加速启动过程的各个量（P、F、a、v）的变化情况如下：
2、用v－t图，这一过程可表示为右图：
一段倾斜的直线，紧接着是一段曲线，最后是平行于时间轴的直线
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山西省灵石县第一职业高级中学备课纸（四）
教后记
（目标达成，教学偶得，遗留问题与矫正）
附
栏
作业：
灵石县第一职业高级中学教学设计
（20——20学年度第学期）
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