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1、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.功率的定义式：P_（适用求解恒力或变力功率） （1） 单位：_ 换算关系_若为恒力做功 则：WFScos联立（1）式有功率的推导式：P_（适用于求解恒力的功率） （2）若_,则P表示_； 若_,则P表示_；一般（1）式用于求解平均功率 （2）式用于求解瞬时功率4.额定功率：机车正常工作时发动机输出的最
2、大功率5.实际功率：机车正常工作时发动机实际输出的功率 实牵（牵引力与速度同方向）6.标量性：功率是_（填“标量”或“矢量”）（二）自主探究OOtOVO图1问题1、质量为m的物体置于光滑水平面上，在与水平面成角的恒力作用下由静止开始沿水平方向运动t时间，那么在t时间内F做的功是多少？这段时间内F的平均功率是多大？t时刻F的瞬时功率是多大？ 问题2、当机车的功率一定时，要增大牵引力，必须 （填降低或增大）机车的运动速度；加速度是如何变化的呢？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：P一定，速度v变大，加速度a
3、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。这个动态过程简图如下：vF =P/va =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1所示。在恒定功率启动过程中，汽车的运动具有以下特点：（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 变小，当牵引力等于 时，汽车开始以最大速度做 运动。（2）汽车启动过程中的功率始终等于汽车的 （3）汽车的牵引力F和阻力f始终满足牛顿第二定律 （4）汽车的牵引力F和瞬时速度v始终满足P= = （5）在启动过程结束时，因为牵引力和阻力平衡，此时有 vOOtO图2tOvmOv02、机车
4、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. 这个动态过程简图如下：当P=P额时F =P额/V，Va =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）/mV ， P =FV这一起动过程的v-t图如图2所示。这一过程启动具有以下特点：（1）汽车启动过程中经历了两个阶段：一是 ，二是 ，最终 。（2）汽车在匀加速运动阶段，汽车的瞬时速度v= ,匀加速所能维持的时间t= .（3）汽车在匀加速运动阶段，汽车的瞬时功率P= 。（4）汽车在匀加速运动阶段
5、结束时，瞬时功率等于额定功率，即P= = （5）汽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，P= = 。 讨论：机车的运动公式中，f 代表机车所受的阻力，探究f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P=60KW，汽车质量m=5.0103kg，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重0.1倍，试问：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？ 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
6、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=2.0103kg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
7、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：np 2np n2p n3p。2、 质量为05kg的物体，从高处自由落下，物体在下落头2s内，重力对物体做功是 J，第s内重力对物体做功的平均功率是 W；第4s初的即时功率是 w。（空气阻力不计）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min前进了18km，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。则机车的功率为 W，所受阻力大小为 N。4、一辆汽车在恒定的功率牵引下，在平直的公路上由静止出发，在t=4min的时间内行驶了S=1800m，则在t=4min末汽车的速度（ ）A等于7.5m/s；B大于7.5m/s；C等于15m/s；D小于15m/s。五、课后反思：
