汽车启动的力学问题

汽车启动后 ,其牵引力F、速度v、加速度a及实际功率P都在变化 ,这些变化是否遵循某种规律 ,现分三个阶段给予剖析。1　匀加速运动阶段设汽车的额定功率为P0 ,阻力恒为 f。汽车刚起动时 ,速度为零 ,根据F =Pv 认为牵引力是无穷大这是不可能的 ,因为汽车牵引力是通过活塞、连杆及齿轮传动装置传递到车轮上 ,这些机械构件的材料牢度决定了汽车的牵引力不可能起过某一个最大值F m。由于Fm 和f恒定 ,根据Fm- f =ma可知汽车这时做匀加速运动 ,汽车速度在增加 ,而实际功率P =Fwv也在增大 ,但始终小于额定功率P0 ,当P =P0 时 ,匀加速阶段就结…     

汽车的启动过程及教法

众所周知.汽车等交通工具启动后,要经过一个短暂的加速过程才能达到稳定状态,即保持一定的速度匀速行驶.必修课本(第一册)及有关资料的例题常以额定功率不变为条件,指出汽车启动后作变加速运动,速度逐渐增大,而加速度逐渐减小,当牵引力与阻力平衡时,加速度为零,汽车速度最大.然而.启动过程中汽车的速度、加速度如何随时间变化,实际汽车启动时能否立即达到额定功率,一般都不作深究.本文拟就此试作一探讨,并同时提出一点教法建议.     

关于汽车发动机的功率

汽车发动机的功率问题,是学生学习过程中的一个难点.主要涉及以下几个方面.一、汽车以恒定功率行驶汽车以恒定功率行使时,由功率的公式P=Fv可知,P一定时,牵引力F与汽车的行驶速度v成反比.牵引力增大时速度减小,例如:汽车上坡时可以采用换挡(减小速度)的方式来增大牵引力.速度增大时牵引力减小,牵引力F大于阻力f,且当阻力f不变时由牛顿第二定律:F-f=ma得出:F减小,合力减小,加速度a减小.当F=f时,a=0,此时速度达到最大值.此后汽车将匀速运动.最大速度vm=Pf.这里值得注意的是P可以是额定功率,也可以小于额定功率,由此可见汽车发动机的额定功…     

简析汽车以额定功率起动和牵引力

汽车起动问题在中学物理教学中是常见的问题 ,因为在讨论汽车的运动时涉及运动学、动力学 ,以及摩擦力、牵引力、功、功率、动能和动能定理等内容 .为简化物理过程 ,许多文章把汽车的起动分成两大类 :以额定功率 (或恒定功率 )起动和以恒定牵引力起动 .一般文章认为 :“汽车从静止开始以额定功率起动 .开始时由于汽车的速度很小 ,由公式P =Fv知 :牵引力较大 ,因而由牛顿第二定律F -f =ma知 :汽车的加速度较大 .……”[1] 对此 ,有文章提出 :“汽车是不可能以恒定功率起动的 ,因为根据P =Fv ,在起动初期速度v很小 ,牵引力F应很大 ,特别是刚起动时速度为零 ,牵引力F应是无限大 .”[2 ]笔者认为汽车能以额定 (恒定 )功率起动 ,且其物理过程并不是如上面引述的文章分析的那样 .1　汽车以额定功率起动现象的描述在一段平直公路上 ,假设驾驶员先把汽车排挡置于平时能以额定功率运行的适当挡位 ,踩下离合器 ,点火起动发动机 ,随即加足油门 ,使发动机的转速在短时间内达到额定功率的要求 ;然后迅速放开离合器 ,使发动机的动力瞬间挂上驱动轮的转轴 ,驱动车轮飞速地转动起来 ,但轮胎在地面上出现打滑现象...     

机车运动的三个最值问题的解法

问题1：机车起动的最大速度问题 [例1]汽车发动机的额定功率为80kW，汽车质量为2．0×10^3kg，汽车在水平路面行驶时，受到的阻力大小是车重的0．2倍，试求：汽车保持额定功率从静止出发后能达到的最大速度是多少？[第一段]     

谈误用"P=Fυ"解答的习题

由人民教育出版社编著,如今正在全国使用的两本书:全日制普通高级中学(必修)物理第一册<教师教学用书>和全日制普通高级中学(试验修订本·必修)物理第一册<教师教学用书>,在前本书的第138页和后本书的第154页上都有这样一道参考题:"一台柴油机装在汽车上,在额定功率下,汽车匀速行驶的速度可达90 km/h;装在汽船上,在额定功率下,汽船匀速行驶的速度可达20 km/h,汽车和汽船哪个受到的阻力大?二者阻力之比是多少?"两本书所作解答均为:"当汽车或船匀速行驶时,车或船受的阻力f与牵引力F相等.柴油机的输出功率P等于克服阻力f消耗的功率,即P=Fυ,其中υ为匀速行驶时速度的大小.     

汽车两种起动所用时间的比较

高中物理中机动车常见的起动方式有两种:一种是以恒定的功率P(额定功率)起动,一种是以恒定的加速度a起动。假设汽车所受的摩擦阻力f恒定不变,汽车的额定功率P一定,那么同一辆汽车从起动到最后达到相同的最大速度v_m哪种起动方式     

对新课标教材中一道例题解法的质疑

人教版普通高中新课程标准实验教科书《物理》（必修2），第五章第三节中有一道例题，笔者认为教材对这道题的处理欠妥，原题及其解法如下：原题 某型号汽车发动机在额定功率为60kW，在水平路面上行驶时受到的阻力是1800N，求发动机在额定功率下汽车匀速行驶的速度．在同样的阻力下，如果行驶速度只有54km／h．发动机输出的实际功率是多少？     

不可能出现“功率一定，力和速度成反比”的现象——由一道经典习题引发的思考

1问题的由来 先来看一道经典习题．题目如下： 质量为2×100kg的汽车,发机动的额定功率为60kW．假设汽车在平直公路上从静止开始以额定功率加速运动,汽车受到的阻力恒定,经过150m后达到最大速度,其大小为30m／s．求：     

谈汽车以额定功率运动问题的命制

物理学是一门崇尚理性、重视逻辑推理的学科,其命题必须遵循科学.汽车以额定功率运动过程是一个加速度逐渐变小的加速运动过程,当加速度减小到零时,汽车将以最大速度匀速运动.汽车以额定功率运动任—状态可用牛顿运动定律分析,任一过程又能用能量观点分析.因此,这类问题在高中物理的"机械能守恒定律"一章中是必不可少的典型问题,特别是在2009年上海高考命题中出现这类问题之后,在平时的备考训练中也经常命制这类问题.本文推导了汽车以额定功率运动的一般规律,明确了在此过程中几个物理量间必须满足的关系,为科学命制这类问题提供参考.     

谈误用“P=Fv”解答的习题

由人民教育出版社编著,如今正在全国使用的两本书:全日制普通高级中学(必修)物理第一册《教师教学用书》和全日制普通高级中学(试验修订本·必修)物理第一册《教师教学用书》,在前本书的第1 3 8页和后本书的第1 5 4页上都有这样一道参考题:“一台柴油机装在汽车上,在额定功率下,汽车匀速行驶的速度可达90km/h ;装在汽船上,在额定功率下,汽船匀速行驶的速度可达2 0km/h ,汽车和汽船哪个受到的阻力大?二者阻力之比是多少?”两本书所作解答均为:“当汽车或船匀速行驶时,车或船受的阻力f与牵引力F相等.柴油机的输出功率P等于克服阻力f消耗的功…     

机车起动问题两例

题1 质量为10~5kg的机车,以恒定输出功率从静止出发,当行驶到2250 m时,速度达到最大值15m/s,已知机车所受阻力为其重力的0.005倍,求:机车达到最大速度所用的时间?(g=10 m/s~2) 题2 汽车的质量为2×10~3kg,汽车发动机的额定功率为80 kw,它在平直公路上行驶的最大速度可达20 m/s,现在这辆汽车在该公路上由静止开始以2 m/s~2的加速度做匀加速直线运动,若汽车所受的运动阻力是恒定的.求:①汽车所受的阻力?②这个匀加速过程可维持多长时间?     

浅谈功率的计算

<正>[重难点分析]对于功率的计算,有两个常用的公式P=W/t和P=Fv,分别是定义是和常用的计算式,这两个要注意区别,特别是后一个公式,在计算功率时要注意力和速度的对应关系。例1质量是2 000 kg,额定功率为80 kW的汽车,在平直公路上行驶中的最大速度为20 m/s,若汽车从静止开始做匀加速直线运动,加速度大小为2 m/s~2,运动中的阻力不变,求:(1)汽车所受阻力的大小;     

对一道汽车加速典型习题的质疑

某地的模拟试卷上有这么一道试题:质量为2×103kg的轿车,发动机的额定功率为60kW,假设轿车在平直公路上从静止开始以额定功率加速运动,轿车受到的阻力恒定,经过20m后达到最大速度,其大小为30m/s,求:(1)所受阻力大小;(2)轿车做加速运动的时间.这是一道典型的汽车加速的问题,当汽     

发动机功率问题教学浅见

高一物理“功率”一节中讲到的功率这一概念是指 :单位时间内物体做功的多少 .其定义式是 P=Wt,由 W=Fs( θ=0°) ,则 P=Fst=Fv,得到功率的另一表达式 P=Fv.该公式用于用汽车发动机、电动机等的功率计算时 ,学生通常感到比较困难、容易搞错 .本文通过对汽车发动机的两种工作情况的具体分析 ,讨论公式 P=Fv在汽车及其它发动机上的应用 .一、汽车发动机在额定功率下工作额定功率是汽车发动机正常工作时的最大功率 ,汽车工作时一般不超过这一功率 .汽车发动机在额定功率下工作时产生牵引力 ,此时发动机的输出功率 P出 =P额 =F牵 v.随着汽…     

浅谈“启动”功率

浅谈“启动”功率张兴虎（甘肃张掖市一中，７３４０００）一、以恒定功率启动例１汽车以发动机额定功率６０ｋＷ启动，汽车的质量为５×１０３ｋｇ，当汽车在水平路面上行驶时，设阻力为车重的０．１倍，求汽车在此路面上行驶所能达到的最大速度？分析与解对汽车进行受力...     

用υ-t图像分析汽车启动问题

在高中物理中 ,涉及到汽车两种启动方式 ,一定发动机功率下的启动与一定加速度下的启动 ,其中对速度与加速度的变化规律 ,学生在学习过程中难以分析透彻 ,结合速度—时间图像分析 ,则能使学生直观易懂。一汽车发动机额定功率为 80ｋＷ ,汽车质量为 2 0 0 0ｋｇ ,与水平地面间摩擦力为 40 0 0Ｎ。1　以一定功率启动①若发动机以 2 0ｋＷ的功率启动 ,汽车最大速度是多少 ?汽车做加速度越来越小的加速 ,当牵引力等于摩擦力时 ,速度最大 ,之后做匀速直线运动。ｖ1 =Ｐ1 /ｆ =2 0 0 0 0 ÷ 40 0 0 =5ｍ/ｓ。当为 2 .5ｍ/ｓ时 ,汽车的加速度是多少…     

汽车启动过程的两种模型刍议

汽车启动问题一直是中学物理教学的难图 1点 ,其原因是物理情景的抽象和物理过程的复杂 ,其中涉及匀变速运动、变加速运动和匀速直线运动 .另外对公式理解不透彻也是造成分析汽车启动问题困难的原因之一 .分析汽车启动 (如图 1所示 )的全过程必须抓住三点 :一是正确分析其物理过程 ;二是抓住两个基本公式 :( 1 )功率公式 ,即 P=Fv( P是汽车的功率 ,F是汽车的牵引力 ,v是汽车的速度 ) ,( 2 )牛顿第二定律 ,即 F- f =ma;三是正确分析其中各个物理量在各个过程中的变化情况 .下面笔者详细分析汽车启动过程的两种基本模型 .一、汽车以额定功率…     

试题数据设置要注意制约关系

有一道试题是这样的: [例1]一辆质量为5.0×10~5千克,在平直轨道上以额定功率3.0×10~3千瓦加速行驶的列车,当速度由10米/秒加速到可能达到的最大速率30米/秒时,共用2分钟。在这段时间内,列车前进的距离是多少?列车受到的阻力多大? 这道题的情景是列车以恒定功率行驶,其运动是加速度变化的变速运动。当它速度达到最大时,F=f,     

谈汽车以额定功率启动达到最大速度的时间

汽车以额定功率启动是高中物理中的经典模型,但也争议不断,尤其是汽车启动过程中达到最大速度的时间究竟取多少才能较为形象地反映实际过程．笔者在研读相关文献后,发现将暂态过程与该模型进行类比、衔接可以有效解决这一问题．