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省灵石县第一职业高级中学备课纸（一） 授课教师 课 题 授课方法 讲授法 峰 总第____课时 机车的两种启动方式（2课时） 授课类型 新授课 授课时间 ______年____月____日第____节 授课班级 知识与 技能 过程与 方法 1、 理解机车的两种启动过程及其特点。 2、 学会用机车启动的关键条件解题 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。 教学目标 情感态度 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与价值观 中的逻辑性，通过自己的推理去感受物理学习中的乐趣。 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。 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。 多媒体课件 由于本节容的难度较大，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。 教学重点 教学难点 教 具 学情分析 德育渗透 .. ..
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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＝F v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 Pf a?mv－m所以： 当速度v增大时，加速度a减小。 P额P额v?m＝当加速度a＝0时，机车的速度达到最大，此时有： 。 Ff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： PF-f 当F?f 时 ?保持匀速直线运动v??F???a???a＝0 vmv 达到最大 vm ??????变加速运动匀速运动 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。 v vm o4、以恒定功率启动的特点： t（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＝F v。 （5）在启动过程结束时，因为牵引力和阻力平衡，此时有 P额＝F vm＝f vm。 （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）?a t≤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。 P额P额此时加速度a和第一种启动然后机车又做变加速运动。v?＝过程一样变化；这时的最大速度mFf是 。 .. ..
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而变加速阶段的位移应该用动能定理来计算： 1122 P f s＝mvm－mvt额t－22 2、匀加速启动过程的各个量（P、F、a、v）的变化情况如下： 当F?f 时当当PP??PP F、f额P额额P额F－fF－f?? a＝00?a0? ,v仍一定,v??F?v??a? ，a＝m?v??P＝Fv??a不变m v 达到最大 vmv仍增大不变增大 匀加速直线运动变加速直线运动 保持匀速直线运动? v ?????? 匀速运动 3、用v－t图，这一过程可表示为右图： 起初匀加速运动是 v m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。vt 4、以恒定牵引力启动的特点： ot（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＝F v≤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＝F vt。 （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＝f vm。 （6）从能的角度看：匀加速直线运动阶段W牵1－fs1=12mv1m (W牵1、s1分2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－fs2?1212mvm?mv1m。（s2为变加速直线运动阶段的位移） 22三、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2行驶时，阻力是车重的0.1倍，g取10m/s，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（2）若汽车保持以0.5m/s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 3P额P额60?10 vm?＝＝m/s?12m/sFf5000?10?0?1 （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，.. ..
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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 P额60?103－f＝ma。即 ?5.0?103?5.0?103?0.5 vtv解得 v＝8.0m/s 由v＝a t得，这一过程维持的时间为t＝v8.0?s?16s。 a0.5 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=12mvm?WG?Wf（阻力做功Wf、重力做功WG均为负值）；下坡时，牵引力、2牵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＋WG=12mvm?Wf（阻力做功Wf为负值、重力做功WG为正值）。 2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；二是增加车的重力势能；三是增加机车的动能： W牵=12mvm?WG?Wf（阻力做功Wf、重力做功WG均为负值）；匀加速直线运动2.. ..
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阶段W牵?12，变加速mv1m?fs1?mgs1sin?（s1表示匀加速直线运动的位移）2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?1212mvmmv1m?fs2?mgs2sin?(s2为变加速直线运动阶段的22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=12mvm?Wf（阻力做功Wf为负值，重力做功WG212mv1m?fs1（s1表示匀2为正值），其中匀加速直线运动阶段W牵?mgs1sin??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（s2为变加速直线运动阶段的位移）。 牵2?mgs2sin??12mvm?mv12m?fs22
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机车的两种启动方式(2课时)
