機(jī)車(chē)的兩種方式啟動(dòng)再認(rèn)識(shí).doc

附件2教學(xué)設(shè)計(jì)（教案）模板基本信息學(xué) 科物理年 級(jí)高三教學(xué)形式教 師王鵬單 位襄陽(yáng)三中課題名稱機(jī)車(chē)的兩種啟動(dòng)方式深入思考學(xué)情分析1.對(duì)于機(jī)車(chē)啟動(dòng)問(wèn)題學(xué)生一般只分硬套公式找出答案，對(duì)于高三特別是要提高分析問(wèn)題解決問(wèn)題的較高水平的學(xué)生而言有必要更進(jìn)一步討論；2.學(xué)生認(rèn)知發(fā)展分析：學(xué)生現(xiàn)階段來(lái)說(shuō)只是對(duì)于機(jī)車(chē)在水平面上啟動(dòng)的一般問(wèn)題的過(guò)程有一個(gè)比較全面的了解，但能力有待于進(jìn)一步提高；3.學(xué)生認(rèn)知障礙點(diǎn)：對(duì)于機(jī)車(chē)啟動(dòng)中做功與能量轉(zhuǎn)變的關(guān)系。教學(xué)目標(biāo)1.知識(shí)目標(biāo)：全面了解機(jī)車(chē)啟動(dòng)的過(guò)程，包括水平和上下坡啟動(dòng)；2.能力目標(biāo)：能從能量與做功全面認(rèn)識(shí)機(jī)車(chē)的啟動(dòng)；3.情感態(tài)度與價(jià)值觀：從內(nèi)心世界感知世界的可知性，提高解決問(wèn)題的自信，培養(yǎng)學(xué)生的理科素養(yǎng)。教學(xué)過(guò)程與板書(shū)設(shè)計(jì)機(jī)車(chē)的兩種啟動(dòng)方式 通常講機(jī)車(chē)的功率是指機(jī)車(chē)的牽引力的功率，PF v恒成立，與阻力f無(wú)關(guān)，與P是否為額定功率無(wú)關(guān)，與機(jī)車(chē)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。機(jī)車(chē)可通過(guò)油門(mén)控制功率，可通過(guò)換檔調(diào)整速度從而改變牽引力。機(jī)車(chē)起動(dòng)通常有兩種方式，下面把這兩種啟動(dòng)方式的規(guī)律總結(jié)如下：一、機(jī)車(chē)以恒定功率啟動(dòng)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程1、機(jī)車(chē)以恒定的功率P啟動(dòng)后，若運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受的阻力不變，由于牽引力FPv，根據(jù)牛頓第二定律： Ffma 即 Pvfma 所以： 當(dāng)速度v增大時(shí)，加速度a減小。當(dāng)加速度a0時(shí)，機(jī)車(chē)的速度達(dá)到最大，此時(shí)有： 。以后，機(jī)車(chē)已vm做勻速直線運(yùn)動(dòng)。2、這一過(guò)程，F(xiàn)、v、a的變化也可表示為： 3、用vt圖，這一過(guò)程可表示為右下圖：最大速度之前是一段曲線。4、以恒定功率啟動(dòng)的特點(diǎn)：（1）汽車(chē)在啟動(dòng)過(guò)程中先做加速度不斷減小的加速運(yùn)動(dòng)，同時(shí)牽引力變小，當(dāng)牽引力等于阻力時(shí)，開(kāi)始以最大速度勻速運(yùn)動(dòng)。（2）汽車(chē)在啟動(dòng)過(guò)程中的功率始終等于汽車(chē)的額定功率。（3）汽車(chē)的牽引力和阻力始終滿足牛頓第二定律Ffma。（4）汽車(chē)的牽引力和瞬時(shí)速度始終滿足PP額F v。（5）在啟動(dòng)過(guò)程結(jié)束時(shí)，因?yàn)闋恳妥枇ζ胶猓藭r(shí)有P額F vmf vm。（6）從能的角度看，啟動(dòng)過(guò)程中牽引力所做的功一方面用以克服阻力做功，另一方面增加汽車(chē)的動(dòng)能。 二、機(jī)車(chē)以恒定加速度啟動(dòng)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程 1、機(jī)車(chē)以恒定的加速度a啟動(dòng)時(shí)，牽引力F、阻力f均不變，此時(shí)有：Ff ma。 機(jī)車(chē)勻加速運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)功率：PFv（fma）v（fma）a tP額。 勻加速階段的最長(zhǎng)時(shí)間tP額（maf）a；勻加速運(yùn)動(dòng)的末速度為vtP額（maf）。當(dāng)機(jī)車(chē)達(dá)到這一速度時(shí)，其瞬時(shí)功率等于它的額定功率。然后機(jī)車(chē)又做變加速運(yùn)動(dòng)。此時(shí)加速度a和第一種啟動(dòng)過(guò)程一樣變化；這時(shí)的最大速度還是 。 而變加速階段的位移應(yīng)該用動(dòng)能定理來(lái)計(jì)算： 2、勻加速啟動(dòng)過(guò)程的各個(gè)量（P、F、a、v）的變化情況如下： 3、用vt圖，這一過(guò)程可表示為右圖： 起初勻加速運(yùn)動(dòng)是一段傾斜的直線，緊接著是一段曲線，最后是平行于時(shí)間軸的直線。4、以恒定牽引力啟動(dòng)的特點(diǎn)：（1）汽車(chē)的起動(dòng)過(guò)程經(jīng)歷兩個(gè)階段：勻加速直線運(yùn)動(dòng)；變加速直線運(yùn)動(dòng)，最終做勻速直線運(yùn)動(dòng)。（2）汽車(chē)在勻加速運(yùn)動(dòng)階段，汽車(chē)的瞬時(shí)速度vv0at（v00）汽車(chē)做勻加速運(yùn)動(dòng)所能維持的時(shí)間tvt /a。（3）汽車(chē)做勻加速運(yùn)動(dòng)階段，其瞬時(shí)功率PF vP額。（4）汽車(chē)在勻加速運(yùn)動(dòng)階段結(jié)束時(shí)，瞬時(shí)功率等于額定功率，且PtP額F vt。（5）汽車(chē)在變加速運(yùn)動(dòng)階段功率恒為額定功率，進(jìn)入勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)牽引力和阻力平衡，有PtP額f vm。（6）從能的角度看：勻加速直線運(yùn)動(dòng)階段W牽1fs1= (W牽1、s1分別表示勻加速運(yùn)動(dòng)階段牽引力所做的功、位移)，變加速直線運(yùn)動(dòng)階段牽引力所做的功W牽2=P額t2(t2表示變加速直線運(yùn)動(dòng)階段所經(jīng)歷的時(shí)間)，W牽2。（s2為變加速直線運(yùn)動(dòng)階段的位移） 例題：汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為60kw，汽車(chē)的質(zhì)量為5t，汽車(chē)在水平路面上行駛時(shí)，阻力是車(chē)重的0.1倍，g取10m/s2，問(wèn)： （1）汽車(chē)保持以額定功率從靜止起動(dòng)后能達(dá)到的最大速度是多少？（2）若汽車(chē)保持以0.5m/s2的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng)，這一過(guò)程能維持多長(zhǎng)時(shí)間？解析：（1）根據(jù)題意，汽車(chē)達(dá)到最大速度時(shí)作勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以有 解析： 1、當(dāng)汽車(chē)速度達(dá)到最大時(shí)，a0，因而有Ff ，則 （2）汽車(chē)以恒定的加速度a勻加速運(yùn)動(dòng)，則牽引力恒定。PFv，隨v增大，牽引力功率P也增大，當(dāng)功率增大至額定功率時(shí)不能再增大，牽引力減小，加速度也減小，勻加速運(yùn)動(dòng)結(jié)束。設(shè)此時(shí)速度為vt ，則有 即 解得 v8.0m/s 由va t得，這一過(guò)程維持的時(shí)間為t。 解后評(píng)析：1、這類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵是機(jī)車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)功率機(jī)車(chē)的牽引功率是否達(dá)到額定功率，若在額定功率下啟動(dòng)，則一定是變加速運(yùn)動(dòng)。因?yàn)闋恳﹄S速度的增大而減小。求解有關(guān)問(wèn)題時(shí)不能用勻變速運(yùn)動(dòng)的規(guī)律來(lái)處理。2、特別注意勻加速啟動(dòng)時(shí)，牽引力恒定。當(dāng)功率隨速度增至額定功率時(shí)的速度（勻加速結(jié)束時(shí)的速度），并不是機(jī)車(chē)的最大速度。此后，機(jī)車(chē)仍要在額定功率下做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，直至加速度減小為零是速度達(dá)到最大（這階段與以額定功率啟動(dòng)的過(guò)程相同）。以上主要概括了機(jī)車(chē)在平直路面上的兩種啟動(dòng)方式，下面，分析一下機(jī)車(chē)在斜坡上的啟動(dòng)情況。機(jī)車(chē)在傾角為的斜坡上從靜止開(kāi)始起動(dòng)時(shí)，無(wú)論以額定功率起動(dòng)，還是以恒定牽引力起動(dòng)，其起動(dòng)過(guò)程和在平直路面上的情況相似，其區(qū)別在于以下幾點(diǎn)：1、機(jī)車(chē)在斜坡上起動(dòng)時(shí)，機(jī)車(chē)的牽引力F、阻力f和重力沿斜坡向下的分力mgsin始終滿足牛頓第二定律：上坡時(shí)Ffmgsin=ma，下坡時(shí)Ffmgsin=ma。（若以額定功率起動(dòng)，加速度a時(shí)刻在變；若以恒定牽引力起動(dòng)，加速度a恒定。）2、機(jī)車(chē)在斜坡上起動(dòng)過(guò)程剛結(jié)束時(shí)，因?yàn)闋恳?、阻力和重力沿斜面向下的分力三者平衡：上坡時(shí)有F= fmgsin，P額=Fvm（fmgsin）vm；下坡時(shí)有F= fmgsin，P額=Fvm（fmgsin）vm。（在這一點(diǎn)上，兩種起動(dòng)方式是一致的。）3、從能的角度看：若以額定功率起動(dòng)，上坡時(shí)，牽引力所做的功有三個(gè)方面的作用，一是用以克服阻力做功；二是增加車(chē)的重力勢(shì)能；三是增加機(jī)車(chē)的動(dòng)能：W牽=（阻力做功Wf、重力做功WG均為負(fù)值）；下坡時(shí)，牽引力、重力做正功有兩個(gè)方面的作用，用以克服阻力做功和增加汽車(chē)的動(dòng)能：W牽WG=（阻力做功Wf為負(fù)值、重力做功WG為正值）。若以恒定牽引力起動(dòng)，上坡時(shí)，牽引力所做的功也有三個(gè)方面的作用，一是用以克服阻力做功；二是增加車(chē)的重力勢(shì)能；三是增加機(jī)車(chē)的動(dòng)能： W牽=（阻力做功Wf、重力做功WG均為負(fù)值）；勻加速直線運(yùn)動(dòng)階段W牽（s1表示勻加速直線運(yùn)動(dòng)的位移），變加速直線運(yùn)動(dòng)階段，牽引力所做的功W牽=P額t2（t2表示變加速直線運(yùn)動(dòng)階段所經(jīng)歷的時(shí)間），W牽2(s2為變加速直線運(yùn)動(dòng)階段的位移）；下坡時(shí)，牽引力、重力做正功有兩個(gè)方面的作用，用以克服阻力做功和增加汽車(chē)的動(dòng)能W牽WG=（阻力做功Wf為負(fù)值，重力做功WG為正值），其中勻加速直線運(yùn)動(dòng)階段W牽（s1表示勻加速直線運(yùn)動(dòng)的位移）；變加速直線運(yùn)動(dòng)階段牽力所做的功W牽2=P額t2（t2表示變加速直線運(yùn)動(dòng)階段所經(jīng)歷的時(shí)間），W牽2（s2為變加速直線運(yùn)動(dòng)階段的位移）。 作業(yè)或