深入理解和比较机动车辆启动的两种方式

深入理解和比较机动车辆启动的两种方式 —t一 深入理解和比较机动车辆启动的两种方式 何攀林 (遵义县第一中学,贵州遵义563100) 机动车辆启动的两种方式是物理功能关系内容中的 重难点内容.这是因为其综合运用了运动学,动力学及功和能 的有关知识,而且是课本理论知识应用于生活实践的体现.笔 者将两种启动方式深入理解和比较如下,供各位同行在教学 时参考. 一 ,两种启动方式的运动过程和运动规律比较 1.以恒定功率启动 第一阶段:变加速运动. nF— (1)过程分析:v增大一F=减小一a:—旦减小,当F:F Vin 时a=O.v达最大值. 注意:?此处的P可以是机车的额定功率.也可以是小于 额定功率的任一恒定的功率. ?F为机车所提供的牵引力,而不是合力. (2)运动规律:加速度逐渐减小的变加速直线运动. 第二阶段:匀速运动. (1)过程分析:P=Fv=Fv(F=F阻,a=0). (2)运动规律:以最大速度v匀速运动. 注意:机车的功率与F阳本无关,但因此时a=O,F=F目,所以 可以用P:F阴v来计算机车的功率. 2.以恒定的加速度启动 第一阶段:匀加速运动. F—F (1)过程分析:a=二-_二I不变一F不变但v增大一P=Fv增大, In 直到P:P疆=Fvmt时该过程结束. 注意:?对同一机车F恒定. ?该过程结束时机车功率增大为额定功率.所以这种启 动方式刚开始时的功率一定不是额定功率. ?v是匀加速过程的最大速度,而不是机车运动的最大 速度. ?这一过程能够保证牵引力不变,它是靠增大机车的功 率来实现的,而该过程结束时功率已增至额定功率,速度还要 继续增大,只能靠减小牵引力来实现. F—F (2)运动规律:以加速度a=做匀加速直线运动. m 注意:该过程为匀加速直线运动,所以可以用简单的运动 学v.=at来处理,故该过程持续的时间Y~to=V.m'/a 第二阶段:变加速运动. p— (1)过程分析:v增大一F:减小一a:,直至F=F Vin, l~13a=0时. 注意:匀加速过程结束后还有一个变加速过程的原因是 当匀加速结束时,牵引力还大于阻力,即还有加速度. 182 (2)运动规律:加速度逐渐减小的变加速直线运动. 第三阶段:匀速运动. p (1)过程分析:F=F目:~Pa=O,速度为最大值v一--~--. 阻 (2)运动规律:以最大速度v做匀速直线运动. 二,具体应用方法指导 1.弄清题意,挖掘隐含条件,找准机车以何种方式启动. 2.根据启动方式绘出相应的v—t图,特别要注意图像的点 (各个拐点)线(各条线段)的含义,并弄清楚各个物理量在这 些点和线上的情况,建议将题设条件在图像上作一简单标注, 以便于思考和利用. 3.在不同的运动过程中,学生应根据具体情况选用不同 的方式和定理,定律,如对匀加速阶段求持续时间,可用tn= V,1 , , 而在变加速阶段要求位移就不能用$----Vt+一1at,可以使 a2 用Pt=FS+AE来进行处理. 例题:某同学对一玩具遥控小车性能进行研究,他让这辆 小车在水平直轨道上由静止开始运动,通过处理绘出小车的 v—t图,如图l所示(除2—10s时间段内的图像为曲线外,其余时 间段图像均为直线).已知小车运动过程中2—14s时间段内功 率保持不变,在14s末停止遥控而让小车自由滑行,小车的质 量为1千克,可认为小车在整个运动过程所受阻力不变.求: (1)小车所受到的阻力大小; (2)小车匀速运动阶段的功率; (3)小车在加速运动过程中位移的大小. 解析: (1)小车在自由滑行时做匀减速运动,由图1可知,其加速 度大小a::—,m/s2=1.5m/s,所以阻力大小F:眦:1.5N. t18-14 (2)匀速运动时P=Fv2=Fmv2=9W. (3)加速阶段分为匀加速和变加速,总位移要分开求.匀 加速阶段:s=t=x2m=3m.变加速阶段:Pt—F阻s:=my:- ?mv,将t=(10—2)s=8s代人数据可求得s=39m.