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高中物理機(jī)車啟動的兩種方式分析

時間：2022-08-02 20:01:19 物理論文我要投稿

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高中物理機(jī)車啟動的兩種方式分析

　　高中物理機(jī)車啟動的兩種方式分析

高中物理機(jī)車啟動的兩種方式分析

　　方潔

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　　機(jī)動車啟動問題在高中物理中是一個非常重要的難點問題，它涉及力與運(yùn)動的關(guān)系、能量與功的關(guān)系。分析這類問題能培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力。
高中物理機(jī)車啟動的兩種方式分析

　　上述分析過程中忽略了力、速度與加速度的關(guān)系。物體所受的合外力F合決定了加速度a，而加速度a又決定了速度v的變化。題目中并沒有告訴我們合力的情況，相應(yīng)的我們也無法得到速度v的變化情況。因此，分析功率P、力F和速度v的關(guān)系時必須知道合力的變化情況。

　　此道練習(xí)題為我們分析機(jī)動車啟動問題作了很好的鋪墊。機(jī)動車發(fā)動機(jī)功率P=Fv中的F指的是牽引力，而不是機(jī)動車所受到的合力，v指的是機(jī)動車的瞬時速率。高中物理中出現(xiàn)的機(jī)動車啟動方式一般有兩種，并且為了簡化問題，認(rèn)為阻力f恒定不變。而具體分析如下：

　�。�2）以恒定牽引力勻加速啟動：由F-Ff=ma知，a恒定，汽車做勻加速運(yùn)動，由公式P=Fv知隨著v的增大，P也將不斷增大，直到P達(dá)到額定功率Pm，接下來分析過程與以恒定功率啟動過程分析方法相同。因為加速過程中發(fā)動機(jī)的牽引力F恒定、P變化，使得加速過程發(fā)動機(jī)做的功只能用W=FL計算，不能用W=Pt。

　　機(jī)車啟動問題一般跟實際問題聯(lián)系較為緊密，在具體分析問題時常常需要考查學(xué)生審題能力及物理知識組合能力，因此，這類問題能夠較好地考查學(xué)生應(yīng)用物理知識解決實際問題的能力。下面我們就一個例子來說明：

　　例，動車已然成為近年來城際間高效的交通重要工具。動車組就是由幾節(jié)自帶動力的車廂與幾節(jié)不帶動力的車廂編成的列車組。假設(shè)有一動車組由五節(jié)車廂連接而成，每節(jié)車廂的質(zhì)量為8×104 kg，其中第一節(jié)和第五節(jié)車廂帶動力，額定功率均為2×104kw。已知在動車組行駛?cè)讨凶枇銥橹亓Φ?.1倍，啟動時的最大加速度為1 m/s2，行至2 km時速度達(dá)到最大值，試求該動車組達(dá)到最大行駛速度所需的最短時間（g取10m/s2）。

　　【分析】由題可知，機(jī)車開始即以最大加速度做勻加速直線運(yùn)動，直至達(dá)到最大加速度，然后再以恒定功率啟動，以這樣的方式運(yùn)動才能得運(yùn)動時間最短。

　　【解析】分析可知，機(jī)車以最大加速度運(yùn)動時所用時間最短，由題意知

　　Ff=0.1×5mg=4×105N

　　由F-Ff=5ma，解得F=8×105N

　　當(dāng)機(jī)車加速到最大功率時2P=Fv，解得v=50m/s

　　由v=at1，解得t1=50s

　　之后機(jī)車恒定功率運(yùn)動，則2P=Ffvm，解得vm=100m/s

　　由動能定理知2Pt2-Ff（x-x1）=1/2×5mv2m-1/2×5mv2，解得t2=45s

　　可知t=t1+t2=95 s

　　由此題可以看出解決機(jī)車啟動的這一類問題最關(guān)鍵的是掌握好基本方法，做好常規(guī)題，只有這樣處理問題才能得心應(yīng)手。

　　編輯王團(tuán)蘭

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