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汽车起动问起

2011-05-16 5页 doc 58KB 15阅读

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汽车起动问起第六章  万有引力定律  机械能  功率 [教学要求] 1、功率及功率的计算。 2、汽车的启动问题。 [重点难点] 1、汽车启动加速问题 [正文] 1.功率:物体所做的功与完成这些功所用时间的比值,叫功率     P=W/t               * 如果功率是变化的此公式计算出的是平均功率     ①功率是标量,但是它有正负之分。     ②功率是表示物体做功快慢的物理量     ③功率第二计算公式: P=Fvcosα            *此公式计算出的是瞬时功率     ④功率一定时,力与物体的运动速度成反比。速...
汽车起动问起
第六章  万有引力定律  机械能  功率 [教学要求] 1、功率及功率的计算。 2、汽车的启动问题。 [重点难点] 1、汽车启动加速问题 [正文] 1.功率:物体所做的功与完成这些功所用时间的比值,叫功率     P=W/t               * 如果功率是变化的此计算出的是平均功率     ①功率是标量,但是它有正负之分。     ②功率是表示物体做功快慢的物理量     ③功率第二计算公式: P=Fvcosα            *此公式计算出的是瞬时功率     ④功率一定时,力与物体的运动速度成反比。速度一定时,物体的功率与速度成正比。力一定时,物体的功率与所受作用力成正比。 2.关于汽车的启动加速度问题: “汽车发动机的额定功率是60千瓦,汽车质量是5吨,当汽车在水平路面上行驶时,设阻力是车重的1/10倍,若汽车从静止开始保持以1米/秒2的加速度作匀加速直线运动,这一过程能维持多长时间?” [题型解析]上面的题目属于“机车起动类问题”。机车的起动主要包括两种情况,一类是“匀加速起动”和“最大功率起动”。其中多数的题是“匀加速起动”,因为这一类题更能锻炼人的思维。下面对机车的这两种起动方式进行分析。 首先是“匀加速起动”过程的分析:匀加速起动过程实际包括两个过程:(如下图) “过程1”是真正的匀加速过程,在此过程中,速度由零开始不断增加,功率也由零开始逐渐增加;因为加速度是不变的,所以在此过程中牵引力也是不变的(因为加速度a是由牵引力F和阻力f的合力除以质量m得到的)。此过程的结束就是第二个过程的开始,以“功率P达到最大,但速度没有达到最大”为标志。在“过程2”中因为还有加速度的存在,所以速度v会不断增加,在功率P不变的情况下,根据P=Fv,就可知道牵引务F不断减小,加速度a也相应减小。第二过程结束的标志就是“机车的功率最大,速度也是最大”,到此为止,整个起动过程结束。再以后,机车将以匀速直线运动,功率不变。(注:这里这所以称为“机车”,是因为此类型的题完全可以是汽车、火车、轮船、摩托等动力机械的起动问题) 第二类起动是“最大功率起动”。比如在赛车比赛时,一般都是最大功率起动问题。 机车的起动只有一个过程,在此过程中,机车不断加速,因为开始时机车已经达到最大功率,所以在速度不断增大的时候,牵引力F会不断减小,加速度a也不断减小,但因为加速度的方向和速度的方向相同,所以无论加速度a怎样小,速度v也是增加的。起动过程结束的标志就是“速度不变”。 [原题详解] P = 60000W m = 5000kg f = 0.1mg a = 1m/s2 以牵引力方向为正方向 (在有关矢量计算中一定要注意方向问题) f = -0.1×5000kg×10m/s2 = -5000N 根据F合 = ma (这一步是最容易出错的) F+f = ma F + (-5000N)=5000kg×1m/s2 F= 10000N 根据P = Fv (此时功率达到最大) 60000W = 10000N×v v = 6m/s 根据v = at (原公式应为vt=v0+at,因初速度为零故公式发生变化) 6m/s = 1m/s2 t t = 6 s [同类练习]重为5t的汽车,其功率为80kW,从静止开始以1m/s2的加速度作匀加速起动,车受到的阻力为车重的0.06倍,g = 10m/s2,求(1)汽车匀加速过程经历的时间多长?(2)汽车开始起动后5s末和起动后15s末的瞬时功率多大? 上练习:(1)汽车匀加速经历的时间为10s;(2)汽车开始起动后5s末的瞬时功率是40000W,15s末的瞬时功率为80000W。(实际上10s末时汽车已经达到80kW的额定功率,所以在此以后的任何时刻汽车的功率都是80kW)。 [相关提示]该类题中的“机车的功率”是“牵引力的功率”,即机车的任何时刻的瞬时功率都等于这个时刻的牵引力F,与这个时刻的运动速度v的乘积,即P=Fv。与机车受到的合力无关。而右图中斜面上物体的功率是合力的功率,即用计算公式P=Fv求物体的功率时,“F”应是物体受到的合力。这是因为机车是向外做功,在运动学问题中它的功率就表现为“牵引力的功率”,而右图斜面上的物体的功率,是其它力对它做功时的功率,也就是它受到的所有力的合力的功率。 [例题分析] 1.一辆4t的汽车在动摩擦因数为0.05的水平公路上能够达到的最大速度是108km/h,如果如果在这样路面的37度斜坡上,汽车能达到的最大速度是多少?(g=10m/s2) [分析]这个汽车在水平路面以108km/h运行时为匀速运动,牵引力等于阻力在斜面上 受到阻力也是这么多。       mg=4000kg×10m/s2=40000N       f=F'=40000N×0.05=2000N       P=Fv=F'v'=2000N×30m/s=60000W     汽车在斜面上时,在斜面方向受到3个力的作用即沿斜面向上的牵引力F,沿斜面向下的阻力f和下滑力F1如右图所示。     因为向上运动时汽车仍以匀速运动,则牵引力F就等于阻力f和下滑力F1的和。     即 F=F1+f         =mgsin37°+2000N         =40000N×0.6+2000N=26000N        P=Fv         v=60000W÷26000N=2.31m/s 2.一个质量为m的物体在一个恒力F的作用下,由静止开始在光滑水平面上运动那么 此力在时间t时刻的功率是多少?   [分析]此时的功率为瞬时功率,知道作用力要求功率,只需求出t时刻的速度即可首先求出物体的加速度       F=ma   a=F/m       用公式vt=v0+at       则        [练习] 一、选择题: 1 、关于功率下列说法中正确的是:( )    A.功率大说明物体做的功多。         B.功率小说明物体做功慢。    C.由P=W/t可知,机器做功越多,其功率越大  D .单位时间机器做功越多,其功率越大 2、起重机的功率增大时,将同一重物举到同样高度所需的时间比原来( )   A.减少 B.增加 C 不变 D不能确定 3、对公式P=FV的理解,下列说法中正确是( ) A.F一定是物体所受的合外力。 B .P一定是合外力的功率。 C.此公式中F与V必须同方向。 D.此公式中F与V可以成任意夹角。 4、静止的列车在平直的轨道上以恒定的功率起动,在开始的一小段时间内,列车的运动状态是( ) A.做匀加速直线运动 B.列车的速度和加速度均不断增加 C.列车的速度增大,加速度减小 D.列车做匀速运动。 5、汽车由静止开始运动,若要使汽车在开始运动的一段时间内保持匀加速直线运动,则:( ) A不断增大牵引力功率 B不断减小牵引力功率 C保持牵引力功率不变 D无法确定牵引力功率的变化 6、汽车从静止开始保持加速度a作匀加速运动的最长时间为t,此后汽车的运动情况是( ) A加速为零,速变恒定 B加速度逐渐减小直到为零,速度逐渐增大直到最大值后保持匀速。 C加速度渐减小直到为零,速度也逐渐减小直至为零。 D加速度逐渐增大到某一值后不变,速度逐渐增大,直到最后匀速。 7、在倾角正弦值为1/10 的斜坡上,一辆汽车以恒定的功率行驶,汽车所受的摩擦阻力等于车重的1/5,若车匀速上坡时的速率为V,则它匀速下坡时速率为( ) A V B 3V C V D 与V 无关 8、一质量为m的木块静止在光滑的水平面上,从t=0开始,将一个大小为F的水平恒力作用在该木块上,在t=t1时刻,力F的功率为( ) A F2 t1/2m B F2 t12 /2m C F2t1 /m D F2 t12 /m 9、雨滴在空中运动时所受的阻力与其速度的平方成正比,若有两个雨滴从高空中落下,其质量分别为m1,m2,落在地面前均已做匀速直线运动,它们匀速运动时的功率之比为( ) A m1:m2 B : C : D : 10、.如图示,质量相同的两物体处于同一高度,A沿固定在地面上的光滑斜面下滑,B自由下落,最后到达同一水平面,则:( ) A重力对两物体做功相同。 B重力的平均功率相同。 C到达底端时重力的瞬时功率PA
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