《专题强化 功的计算 机车的两种启动方式》机械能守恒定律PPT优秀课件
第一部分内容:学习目标
1.掌握功的公式的适用条件及求一般的变力做功的方法.
2.进一步掌握瞬时功率和平均功率的计算方法.
3.会分析机车恒定功率启动和匀加速启动过程中加速度和速度的变化.
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功的计算机车的两种启动方式PPT,第二部分内容:01探究重点 提升素养
一、功的计算
1.恒力做功的计算
功的公式W=Flcos α,只适用于恒力做功,即F为恒力,l是物体相对地面的位移,流程图如下:
2.变力做功的计算
(1)将变力做功转化为恒力做功.
当力的大小不变,而方向始终与运动方向相同或相反时,这类力的功等于力和路程的乘积.
(2)当变力做功的功率P一定时,如机车恒定功率启动,可用W=Pt求功.
(3)用平均力求功:若力F随位移x线性变化,则可以用一段位移内的平均力求功,如将劲度系数为k的弹簧拉长x时,克服弹力做的功W=0+F2x=kx2•x=12kx2.
(4)用F-x图像求功
例1 在水平面上有一弯曲的槽道AB,由半径分别为 和R的两个半圆构成.如图2所示,现用大小恒为F的拉力将一光滑小球从A点拉至B点,若拉力F的方向时时刻刻与小球运动方向一致,则此过程中拉力所做的功为
A.零
B.FR
C. πFR
D.2πFR
例2 放在粗糙水平地面上的物体受到水平拉力的作用,在0~6 s内其速度与时间的图像和水平拉力的功率与时间的图像如图3甲、乙所示.下列说法正确的是
A.0~6 s内物体的位移大小为20 m
B.0~6 s内拉力做功为100 J
C.滑动摩擦力的大小为5 N
D.0~6 s内滑动摩擦力做功为-50 J
二、机车的两种启动方式
例3 在水平路面上运动的汽车的额定功率为100 kW,质量为10 t,设阻力恒定,且为车重的0.1倍(g取10 m/s2),则:
(1)若汽车以不变的额定功率从静止启动,汽车的加速度如何变化?
(2)当汽车的加速度为2 m/s2时,速度为多大?
(3)汽车在运动过程中所能达到的最大速度的大小是多少?
例4 (2019·山西大学附中高一下学期期中)汽车发动机的额定功率为60 kW,汽车的质量为4吨,当它行驶在坡度为α(sin α=0.02)的长直公路上时,如图4所示,所受摩擦力为车重的0.1倍(g取10 m/s2),求:(结果均保留三位有效数字)
(1)汽车所能达到的最大速度vm;
(2)若汽车从静止开始以0.6 m/s2的加速度做匀加速直线运动,则此过程能维持多长时间;
(3)当汽车从静止开始以0.6 m/s2的加速度匀加速行驶的速度达到最大值的过程中,汽车做功为多少.
方法总结
机车启动问题中几个物理量的求法
分析机车启动问题,要抓住两个核心方程:牛顿第二定律方程F-Ff=ma联系着力和加速度,P=Fv联系着力和速度.
(1)机车的最大速度vm的求法.机车最终匀速前进时速度最大,此时牵引力F等于阻力Ff,故vm=PF=PFf.
(2)匀加速启动持续时间的求法.牵引力F=ma+Ff,匀加速的最后速度vm′=P额ma+Ff,时间t=vm′a.
(3)瞬时加速度的求法.据F=Pv求出牵引力,则加速度a=F-Ffm.
例5 (2018·鹤壁市高一下学期期末)汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶,发动机功率为P0.快进入闹市区时司机减小了油门,使汽车的功率立即减小一半并保持该功率继续行驶.下列四个图像中,哪个正确表示了从司机减小油门开始,汽车的速度与时间的关系图像
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功的计算机车的两种启动方式PPT,第三部分内容:02随堂演练 逐点落实
1.(功的计算)一个物体在粗糙的水平面上运动,先使物体向右滑动距离l,再使物体向左滑动距离l,正好回到起点,来回所受摩擦力大小都为Ff,则整个过程中摩擦力做功为
A.0 B.-2Ffl C.-Ffl D.无法确定
2.(以恒定功率启动)(2018·宜昌一中高一下学期期末)质量为m的汽车在平直的公路上从静止开始以恒定功率P启动,最终以某一速度做匀速直线运动.此过程中,汽车所受阻力大小恒为Ff,重力加速度为g,则
A.汽车的速度最大值为PFf B.汽车的速度最大值为Pmg
C.汽车的牵引力大小不变 D.汽车在做匀变速直线运动
3.(机车启动中的图像问题)(多选)(2018·运城市河东一中期末)一辆轿车在平直公路上行驶,启动阶段轿车牵引力保持不变,而后以额定功率继续行驶,经过时间t0,其速度由零增大到最大值vm.若轿车所受的阻力Ff为恒力,关于轿车的速度v、牵引力F、功率P随时间t变化的情况,下列选项正确的是
4.(机车启动中的图像问题)一辆汽车在水平路面上由静止启动,在前5 s内做匀加速直线运动,5 s末达到额定功率,之后保持额定功率运动,其v-t图像如图5所示.已知汽车的质量为m=2×103 kg,汽车受到的阻力为车重的 ,g取10 m/s2,则
A.汽车在前5 s内受到的阻力为200 N
B.前5 s内的牵引力为6×103 N
C.汽车的额定功率为40 kW
D.汽车的最大速度为20 m/s
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