高一物理_必修二_难点_机车起动问题

高中物理：机车的启动问题汽车之类的交通工具靠发动机对外做功，发动机的额定功率认为是其最大输出功率，实际工作的功率范围在0－P额之间.1、机车以恒定功率启动设机车在运动过程中所受的阻力F f保持不变，由F－F f =ma及F=P／v知，随着速度v的增大，F将减小，加速度a减小，所以机车做变加速运动，当a=0时，机车速度达到最大值v m=P／F f，以后机车将做匀速直线运动，v－t图如图所示.2、以恒定加速度a启动要维持机车的加速度恒定，则牵引力应为恒力. 由P=F v知，汽车的输出功率必将越来越大，而输出功率的增大是有限的，当输出功率达到额定功率以后，机车只能再以恒定的功率（额定功率）行驶，此后，随着速度v的继续增大，牵引力F将减小，加速度a将减小，当a=0时，速度达到最大值v m=P／F f，以后机车做匀速运动. 其v－t图如图所示. 图中的v0是匀加速过程能达到的最大速度，而v m是全过程所能达到的最大速度，两者不能混淆.例、图示为修建高层建筑常用的塔式起重机。

在起重机将质量m=5×103 kg的重物竖直吊起的过程中，重物由静止开始向上做匀加速直线运动，加速度a=0.2 m/s2，当起重机输出功率达到其允许的最大值时，保持该功率直到重物做v m=1.02 m/s的匀速运动。

取g=10 m/s2，不计额外功。

求：（1）起重机允许输出的最大功率。

（2）重物做匀加速运动所经历的时间和起重机在第2秒末的输出功率。

解析：（1）设起重机允许输出的最大功率为P0，重物达到最大速度时，拉力F0等于重力。

P0＝F0v m ①F0＝mg ②代入数据，有：P0＝5.1×104W ③（2）匀加速运动结束时，起重机达到允许输出的最大功率，设此时重物受到的拉力为F，速度为v1，匀加速运动经历时间为t1，有：P0＝F0v1 ④F－mg＝ma ⑤V1＝at1 ⑥由③④⑤⑥，代入数据，得：t1＝5 s ⑦T＝2 s时，重物处于匀加速运动阶段，设此时速度为v2，输出功率为P，则v2＝at ⑧P＝Fv2 ⑨由⑤⑧⑨，代入数据，得：P＝2.04×104W。

机车启动问题1.两种启动方式的比较两种方式以恒定功率启动以恒定加速度启动P -t 图和v -t 图OA段过程分析 v ↑⇒F ＝P不变v ↓⇒a ＝F －F 阻m↓ a ＝F －F 阻m 不变⇒F 不变，P =====v ↑Fv ↑直到P 额＝Fv 1运动性质 加速度减小的加速直线运动 匀加速直线运动，维持时间t 0＝v 1aA B 段过程分析 F ＝F 阻⇒a ＝0⇒F 阻＝Pv mv ↑⇒F ＝P 额v ↓⇒a ＝F －F 阻m↓运动性质以v m 做匀速直线运动加速度减小的加速直线运动BC 段 无F ＝F 阻⇒a ＝0⇒F 阻＝P 额v m ，以v m 做匀速直线运动重要方程平衡方程AB 段：F 阻＝F 牵＝P v m ，全程阻力不变，也等于O A 段阻力 BC 段：F 阻＝F 牵＝P 额v m，全程阻力不变，也等于O A 段、AB 段阻力 牛顿第二定律 加速度：O A 段任意速度v 1时，a ＝Pv 1－F 阻m ＝P v 1－P v mm加速度：O A 段 a ＝v 1t 0＝P 额v 1－P 额v m mAB 段：速度为v 2时， a ′＝P 额v 2－P 额v m m动能定理加速段位移x 满足：Pt －F 阻x ＝12mv 2m－0加速段位移x 满足：P 额t 0＋P 额(t 1－t 0)－F 阻x ＝12mv 2m－02. 三个重要关系式(1) 无论哪种启动过程，机车的最大速度都等于其匀速运动时的速度，即v m ＝PF 阻。

(2) 机车以恒定加速度启动时，匀加速过程结束后功率最大，速度不是最大，即v ＝P F <v m ＝PF 阻。

(3) 机车以恒定功率运行时，牵引力做的功W ＝Pt ，由动能定理得Pt －F 阻x ＝ΔE k ，此式经常用于求解机车以恒定功率启动过程的位移或速度。

【典例】一列火车总质量m ＝500 t ，发动机的额定功率P ＝6×105 W ，在水平轨道上行驶时，轨道对火车的阻力f 是车重的0.01倍，g 取10 m/s 2。

机车启动问题高中物理
机车启动涉及到一些高中物理的知识，主要涉及到牛顿运动定律和摩擦力等概念。

当机车启动时，首先需要克服静摩擦力，这是由于两个物体之间的接触面存在微小的不规则，需要克服这种不规则才能开始运动。

根据牛顿第一定律，物体要改变其状态（包括静止状态）需要施加一个力。

当驾驶员给机车施加一定的油门后，引擎产生的动力会通过传动系统传递到车轮，车轮与地面之间的摩擦力将克服静摩擦力，使得机车开始运动。

从牛顿第二定律的角度来看，机车启动时所受的净合外力将导致机车产生加速度，加速度的大小与所施加的力成正比，与机车的质量成反比。

因此，启动时需要施加足够的力以克服摩擦力，并使机车产生足够的加速度，才能启动。

此外，机车启动还涉及到动能和功的转化。

当机车启动时，引擎产生的动能通过传动系统传递到车轮，车轮与地面之间的摩擦力做功，将动能转化为机械能，推动机车运动。

总的来说，机车启动涉及到克服静摩擦力、施加足够的力以产
生加速度、动能和功的转化等多个物理概念。

希望以上回答能够满足你的需求。

机车启动问题高中物理
机车启动问题是指在启动机车时，机车的引擎如何实现转动，从
而驱动机车前进。

机车的启动问题涉及到多个物理原理和技术，包括
燃烧原理、热力学、机械传动等。

下面将从这些方面来解析机车启动
的物理原理。

在机车启动的过程中，首先需要点火。

点火是使混合气体（空气
和燃料）在气缸内发生燃烧的过程。

点火需要一个能够引发火花的点
火系统。

点火系统由点火线圈和火花塞组成。

点火线圈会将来自电瓶
的低电压转换成高电压，以便在火花塞两端产生足够大的电压，从而
产生火花点燃混合气体。

这个过程中涉及到电磁感应原理和电火花放
电原理。

当混合气体在气缸中被点燃后，燃烧产生的高温高压气体会推动
活塞向下运动。

活塞的运动将通过连杆和曲轴的转动转化为旋转运动，从而驱动车轮转动。

这个过程涉及到热力学和机械传动的原理。

在机车启动过程中，还涉及到燃料的供给和空气的进入。

燃料供给通常是通过喷油器将燃油喷入气缸。

空气的进入则是通过空气滤清器和进气管道。

这个过程涉及到流体力学和燃烧化学的原理。

在机车启动的过程中，还需要机车启动器提供一定的起动力。

常见的机车启动器包括电动启动器和手摇启动器。

电动启动器通过电力驱动活塞进行起动，而手摇启动器则通过人工的摇动来提供起动力。

这个过程涉及到电动机和力学的原理。

总之，机车启动问题涉及到多个物理原理的应用。

通过理解这些原理，我们可以更好地理解机车启动的过程，同时也可以更好地应用这些原理来改进和优化机车的启动系统。

专题强化06机车的两种启动方式[学习目标] 1.会分析机车以恒定功率和以恒定加速度启动过程中各物理量的变化(重点)。

2.掌握机车启动问题的分析思路和分析方法(难点)。

一、以恒定功率启动一汽车在水平路面上以恒定功率P从静止开始加速运动，运动过程中受到的阻力大小为F f：(1)机车功率指的是合力做功的功率(总功率)还是牵引力做功的功率？(2)汽车在启动过程中速度v、加速度a怎么变化？汽车的最大速度是多大？(3)试在图中定性画出此过程中的v－t图像。

答案(1)机车功率指的是发动机的功率，即牵引力做功的功率。

(2)(3)如图所示：例1一列火车总质量m＝500 t，机车发动机的额定功率P＝1.2×106 W，在水平轨道上行驶时，轨道对列车的阻力F f是车重力的0.01倍，g＝10 m/s2，求：(1)列车在水平轨道上行驶的最大速度；(2)在水平轨道上，发动机以额定功率P工作，当行驶速度为v1＝10 m/s时，列车的瞬时加速度大小a1；(3)在水平轨道上以36 km/h的速度匀速行驶时，发动机的实际功率P′；(4)若火车从静止开始，额定功率保持不变启动时，当加速度a＝0.5 m/s2时，列车的速度为多大。

答案(1)24 m/s(2)0.14 m/s2(3)5×105 W(4)4 m/s解析(1)列车以额定功率工作，当牵引力等于阻力，即F＝F f＝kmg时列车的加速度为零，速度最大，则v m＝PF＝Pkmg＝24 m/s(2)v1＝10 m/s<v m，此时列车做加速运动，F1＝Pv1＝1.2×105 N，由牛顿第二定律可知F1－F f＝ma1解得a1＝0.14 m/s2(3)当v＝36 km/h＝10 m/s时，列车匀速运动，F′＝F f，则发动机的实际功率P′＝F f v＝5×105 W(4)根据牛顿第二定律得，牵引力F″＝F f＋ma＝3×105 N，所以额定功率下的速度大小为v′＝PF″＝4 m/s。

高中物理难点——机车启动问题难点分析： a 、F 、p 、v 四个物理量间相互联系、相互制约.机车起动分两类：（1）以恒定功率起动；（2）以恒定牵引力起动.（1） 以恒定功率起动——P=Fv ，所以加速度一定是变化的。

速度不断增加，F 减小，所以加速度逐渐减小阻力存在，牵引力F 减小到与阻力相等时，不能再减小，合力为零，匀速运动汽车达到最大速度时a =0，F =f ,P =Fv m =fv m . （2）以恒定牵引力起动（或以恒定加速度启动），P=Fv <额定功率P m匀加速当功率增大到额定功率P m 后，变加速（a ↓）速度增大到一定程度后，⇒ （a =0）匀速. 例1.汽车以恒定功率P 由静止出发，沿平直路面行驶，最大速度为v ，则下列判断正确的是A.汽车先做匀加速运动，最后做匀速运动B.汽车先做加速度越来越大的加速运动，最后做匀速运动C.汽车先做加速度越来越小的加速运动，最后做匀速运动D.汽车先做加速运动，再做减速运动，最后做匀速运动解析：汽车以恒定功率P 由静止出发，根据功率与速度关系式P=Fv ，F 为牵引力当功率P 一定时，速度v 越大，牵引力F 越小，刚开始速度很小，牵引力F 很大，牵引力F 大于阻力，合力向前，加速度向前，物体做加速运动随着速度的增加，牵引力F 不断变小，合力也变小，加速度也变小 当牵引力F 减小到等于阻力时，加速度减为零，速度达到最大，之后物体做匀速直线运动 故选C ．例2.汽车在水平公路上行驶，车受的阻力为车重的0.01倍，当速度为4 m/s 时，加速度为0.4 m/s 2.若保持此时的功率不变继续行驶，汽车能达到的最大速度是________m/s. （g 取10 m/s 2） 解析：设汽车质量为m ，阻力f=0.01mg速度为v=4 m/s 时，加速度为a=0.4 m/s 2，F-f=ma ，因此F=f+ma=0.01mg+ma此时功率P=Fv=(0.01mg+ma)v 汽车速度最大时，此时牵引力F 最小，a=0，合力为零，m g 01.0f F min ==例3. 汽车发动机额定功率为60 kW ，汽车质量为5.0×103 kg ，汽车在水平路面行驶时，受到的阻力大小是车重的0.1倍，g 取10 m/s 2，试求：（1）汽车保持额定功率从静止出发后能达到的最大速度是多少？（2）若汽车从静止开始，以0.5 m/s 2的加速度匀加速运动，则这一加速度能维持多长时间？（3）若汽车以额定功率起动，则汽车车速为v=2m/s 时其加速度多大？解析：（1）额定功率，P=Fv ，（注意F 是牵引力，不是合力！）车质量为m ，车重为mg ，阻力f=0.1mg速度最大时，加速度a=0，牵引力m g 1.0f F min == 此时功率依然为额定功率，故max min v F P =（2）加速度m f F a -=f 、m 均不变，因此如汽车加速度不变，牵引力F 不变汽车加速运动，v 变大，P=Fv ，汽车功率必须变化，即随v 增大而增大。

(完整版)高一物理功率机车启动问题详解+习题1．恒定功率的启动方式由公式P=Fv 和F-f=ma 知，由于P 恒定，随着v 的增大，F 必将减小， mfF a -=也必将减小，机车做加速度不断减小的加速运动，直到F=f ，a=0，这时v 达到最大值fPF P v ==max 可见恒定功率的加速运动一定不是匀加速运动.这种加速过程发动机做的功只能用W=Pt 计算，不能用W=Fs 计算（因为F 为变力）。

2．恒定牵引力（恒定a ）的启动方式由公式P=Fv 和F-f=ma 知，由于F 恒定，所以a 恒定，机车做匀加速运动，而随着v 的增大，功率也将不断增大，直到功率达到额定功率P ，功率不能再增大了.这时匀加速运动结束，其最大速度为max 1v fPF P v =<=，此后机车要想继续加速就只能做恒定功率的变加速运动了.可见当机车做恒定牵引力的加速运动时功率一定不恒定。

这种加速过程发动机做的功只能用W=F ·s 计算，不能用W=P ·t 计算（因为P 为变功率)。

以上机车的两种启动过程可用如图所示的v —t 图像来概括说明。

0—t 1时间内，机车从静止开始匀加速运动,牵引力F 恒定，机车的输出功率P=Fv 不断变大,t 1时刻达到额定功率（匀加速阶段结束）；t 1—t 2时间内，机车以恒定功率继续加速,牵引力和加速度不断减小（加速度减小的加速运动），对应图像中曲线部分；t 2时刻加速度减为零，F=f ，机车匀速前进(对应图像中水平直线部分），此时达到最大速度 f Pv =max补充练习:(注：加★的为选做题）1. 如图所示,质量为m=2.0kg 的小滑块，由静止开始从倾角的固定的光滑斜面的顶端A 滑至底端B ，A 点距离水平地面的高度h=5.0m ，重力加速度g 取10m/s2,求:(1)滑块由A 滑到B 经历的时间； (2）滑块由A 滑到B 点时的动能 （3) 滑块由A 滑到B 时的重力功率 2。

高中物理必修2机车启动问题“机车”：汽车，火车，轮船、摩托车等动力机械都是机车。

题型1（恒定功率启动）对机车启动问题应首先弄清楚是功率恒定还是加速度恒定。

对于机车以恒定加速度启动问题，机车匀加速运动能维持 的时间，一定是机车功率达到额定功率的时间。

弄清了这一点，利用牛顿第二定律和运动学公式就很容易求出机车匀 加速运动能维持的时间。

汽车在平直路面上保持发动机功率不变，即以恒定功率启动，其加速过程如下所示：变加速N 埃送动机车的启动只有一个过程，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。

启动过程结束的标志就是"速度不变”。

其p-t 图和v-t 图如下：注：由于牵引力是变力，发动机做的功只能用W = Pt 或动能定理计算，不能用W = Fs 计算。

汽车速度达到最大速度时a=0, F = f, P = Fv m = fv m1、汽车发动机的额定功率为60kW,汽车的质量为5000kg,它与地面间的动摩擦因数为0.1.求：（1） 汽车以恒定的功率启动后能达到的最大速度。

（2） 汽车的速度v=4m/s 时，汽车的加速度。

答案：（1）汽车以额定功率行驶，当加速度为零时，汽车的速度最大，由F —f=ma,得F min = f = ^mg = 5 x 103N,由V = §,得"max = -^― = 7= 12m/s r r m in J(2)当 v=4m/s 时，由 P=Fv,得F = -= 1.5 x 104^,贝＞Ja = ^ = = 2m/s 2v m m 2、如图所示，用跨过光滑定滑轮的缆绳将海面上一艘失去动力的小船沿直线拖向岸边。

已知拖动缆绳 的电动机功率恒为P,小船的质量为m,小船受到的阻力大小恒为f,经过A 点时缆绳将于水平方向的 夹角0,小船的速度大小为vo 。

专题三汽车启动问题1、（10分）质量为5⨯103 kg的汽车在t＝0时刻速度v0＝0，随后以6⨯104 W的额定功率沿平直公路前进，设汽车受恒定阻力，其大小为2.5⨯103N。

求：（1）汽车的最大速度v m；（2）汽车速度达到6m/s时其牵引力的大小和加速度大小。

2．（10分）质量为m的汽车从静止开始启动，沿水平面前进了s后达到最大行驶速度V m，设汽车的牵引功率保持不变，所受阻力为车重的k倍，求：（1）汽车的牵引功率P；（2）汽车从静止到开始匀速运动所需的时间t。

3．（12分）一辆汽车的额定功率为100kW ，质量为kg 3105 ，设汽车运动中所受阻力恒为车重的0.1倍。

若汽车保持额定功率行驶，由静止开始达到最大速度用时为1min ，（g=10m/s 2）求：（1）汽车的最大速度？ （2）此过程中汽车走过的路程是多少？4、（12分）汽车发动机的额定功率为30KW ，质量为2000kg ，当汽车在水平路面上行驶时受到阻力为车重的0.1倍，（1）汽车在路面上能达到的最大速度？（2）当汽车速度为10m ／s 时的加速度?（3）若汽车从静止开始保持1m ／s2的加速度作匀加速直线运动，则这一过程能持续多长时间？1、解：（1）当汽车达到最大速度v m 时，牵引力F 等于阻力f∵ P =Fv m = f v m ，∴ 34105.2106⨯⨯==f P v m m/s=24m/s（2）汽车速度v 达到6m/s 时，其牵引力为 F 6v P 4106⨯==N = 1×104 N根据牛顿第二定律： F －f = ma 故此时汽车加速度大小为 a = m f F -= 334105105.2101⨯⨯-⨯m/s 2 = 1.5m/s22、答案 P=kmgV m ；t=kg VV S mm2+3、答案：（1）Vm=20m/s （2）1000m4、。

高中物理机车启动问题知识点
1. 哎呀呀，机车启动时功率是个关键呀！就好比跑步，功率就像是你的爆发力！比如一辆赛车，它要在短时间内迅速提升速度，功率不大怎么行呢？
2. 你知道吗，机车启动的牵引力也很重要哦！这就好像拉着东西前进，牵引力不够怎么拉得动呢！像那种大货车启动，要是牵引力不够，可就难喽！
3. 嘿！机车启动过程中的速度变化也得搞清楚呀！它可不是一下子就冲出去的，就像慢慢成长的我们，总得一步一步来嘛！比如一辆普通汽车从静止开始加速。

4. 哇塞，机车启动还有摩擦力的影响呢！这就像是有个小阻碍在那，得努力克服呀！想想在泥泞路上开车，那摩擦力多大呀，启动是不是就困难些啦？
5. 哟呵，机车以恒定功率启动和恒定牵引力启动可不一样哦！恒定功率就像是有个稳定的力量在推动，而恒定牵引力就像有个坚定的目标在拉着，比如说有的工程车，启动时就是要保持恒定牵引力呢。

6. 哎，机车启动时候的加速度也很值得研究呀！它决定了速度增加的快慢呢，这和我们努力进步的速度不是很像嘛！就像一辆跑车，加速度很大，瞬间就飙出去了！
7. 哈哈，机车启动的过程中能量是怎么转化的也得懂呀！就像我们吃饭获得能量去做事一样！比如燃油车燃烧油料转化为机械能推动机车启动。

8. 注意啦注意啦，机车启动中的各种状态都要搞明白呀！这就像是我们人生的不同阶段一样！比如刚启动时的小心翼翼到后面的加速前进。

9. 总之呢，高中物理的机车启动问题真的很有趣很重要呀！不把这些弄清楚怎么行呢！
结论：机车启动问题中有好多知识点值得我们深入探究和掌握呀，这样才能真正理解机车是怎么动起来的。