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1、机车以恒定牵引力启动7.3 功 率 王亚琪 教学目标 1、知识与技能 进一步理解功率的概念 明确机车以恒定加速度启动的过程 会用P=Fv分析、计算和解释现象 2、过程与方法 P=Fv，分析汽车的启动，注意知识的迁移。 3、情感、态度与价值观：感知功率在生活中的实际应用，提高学习物理科学的价值观。 教学重难点：运用公式P=Fv和牛顿第二定律F=ma分加速度启动问题 教学方法：教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。 教学工具：投影仪、学案50。 教学过程： (一)直接引入 上节课我们学习了机车以恒定功率启动的过程，找一位学生复述这一过程各个物理量的变化关系。 本节课我们专门研究机
2、车以恒定功率启动的过程 进行新课 学生阅读学案导读部分内容 小组讨论学案导思部分内容 以恒定加速度启动 由a=F牵-Ffm知，保持a不变，则牵引力F牵也不变，而由PF牵v知，随着速度v的增大，机车输出的功率增大，但任何机械输出的功率都是有限的，故机车的输出功率达到额定功率后将保持不变，以后速度虽继续增大，但并非做匀加速直线运动，因为F牵会变小，当FFf时，机PF牵PFf车就以vmax=做匀速直线运动。由以上分析可知，车能保持加速度恒定运动一段时间，以后加速度将减小直至为零，其过程可由下面的框图表示： 1 这一过程的v-t关系可由下图表示。 教师强调 注意：当机车以恒定的加速度启动时，机车做匀加
3、速直线运动的最大速度Vmax=PFf+ma，要小于机车的最大速度Vmax=PFf。 由上可知，恒定牵引力的加速，即匀加速运动时，功率一定不恒定.这种加速过程发动机做的功只能用W=Fs计算，不能用W=Pt计算 规律总结：在P=Fv中， 当牵引力F一定时，P与速度v成正比。即速度越大，所需功率越大；例如起重机起吊同一重物以不同速度匀速上升，输出功率不同，速度越大，起重机输出功率越大。 当输出功率P一定时，F与速度v成反比。即速度越小，牵引力越大；例如当汽车发动机输出功率一定时，上坡时由于要增大牵引力，司机就只能用换挡的办法减小速度以获得较大的牵引力 当速度v一定时，P与F成正比。即功率越大，其牵引
4、力越大；例如汽车从平路到上坡，若要保持速度不变，必须加大油门，增大发动机功率来得到较大的牵引力。 目标检测 2 小组讨论学案例1、例2 不同代表投影演示 教师点拨总结 例1、额定功率为80kW的汽车，在平直的公路上行驶的最大速度是20m/s，汽车的质量为2t，如果汽车从静止开始运动做匀速直线运动，加速度大小为2 m/s2，运动过程中阻力不变，求： 汽车所受的恒定阻力大小； 3S末汽车的瞬时功率；6s末汽车的瞬时功率 经过多长时间汽车功率达到额定值。 解：依题意:当汽车达到最大速度时,F牵=f 则:P额=fvm 得:f=p额vm=410N :F牵-f=ma 3(2)在匀加速阶段: 依牛顿第二定律
5、有得: F牵=f+ma=810N 当汽车达到额定功率时: P额=F牵v 得: v=p额F牵=Va3p额f+ma=10m/s 代入得: t=P额(f+ma)a=5s 说明3S末汽车处于匀加速阶段,则:t=3s时,v=at=6m/s P额=F牵v=48Kw 6s末汽车的瞬时功率为80Kw (3)依(2)可得: t=Va=P额(f+ma)a=5s 例2、某汽车发动机的额定功率P=6.010W,汽车的质量为m=510kg，该汽车在水平路面上沿直线行驶时，阻力是车重的0.1倍，试求 汽车保持额定功率的大小从静止启动后能达到的最大速度是多少？ 若汽车从静止开始且保持以a=0.5m/s的加速度做匀加速运动，
6、这一过程能维持多长时间？ 解：P = 60000W m = 5000kg f = 0.1mg a = 1m/s2 、以恒定功率启动，随着速度的增大牵引力减小，当牵引力减小到与阻力相等时，加速度减为零，这时速度达到最大值 F=f=0.1mg=5000N 3 2243vmax=PF=Pf=600005000m/s=12m/s (2)、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 = 0.15000kg10m/s2 = 5000N 根据F合 ma F+f ma F + (5000N)5000kg0.5m/s F= 7500N 根据P = Fv 60000W = 7500Nv v = 8m/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) 8m/s = 0.5m/s2 t t = 16s 课堂练习 学生自主完成学案导练1、2 公布答案 课后作业 1、完成本学案选作内容 2、预习重力势能这一节的内容 2 4
