第一篇：机车启动教学设计

机车启动的问题

教学目标：

1．会分析机车恒定功率和恒定加速度启动过程中，牵引力、速度和加速度的变化情况。

2． 明确机车启动的运动过程，分为几个阶段，各个阶段力与运动的关系。

3．寻找、领会并掌握机车启动问题的解题策略。

重点：

机车启动过程中牵引力、速度，加速度和功率的变化情况及相互制约的关系，注意不同运动过程的衔接点满足的条件。

难点

1.对两种启动方式的v-t图分析

2.学会将牛顿第二定律及功率方程融入机车问题

[教学方法] 利用多媒体、引导分析法、教学推理、讲授法 [教学过程] ◆ 相关知识：

(1)通常我们所说的机车的功率或发动机的功率，实际是指其牵引力的功率，不．是合力的功率。．．．．．．(2)对机车等交通工具运行问题，应明确pFv中，P为发动机的实际功率，F为发动机的牵引力，v为机车的瞬时速度。机车正常行驶中实际功率小于或等于其额定功率。

一.机车启动中有关力与加速度的问题 1.常见模型：水平面，斜面

2.核心公式：PFv，F合=Ffma

问题1：汽车在水平面加速行驶，车子受力情况如何？加速度多大？ 易错：汽车的牵引力(Fv)与汽车受到的合外力(F合=F-f)问题2：汽车达到最大速度的条件（临界）:F牵=f阻, vmaxpe

fp问题3：汽车沿斜面向上加速行驶，车子受力情况如何？加速度多大？（强调：重力沿斜面向下的分力也是阻力）

目的：加强掌握汽车行驶中的受力分析及加速度的求解

二、两种机车启动类型 类型一：恒定功率启动

特点：1.功率P不变（强调：P实和P额的关系）

2.a减小的加速直线运动（分析：V增大，F3.F牵=f，a=0，汽车速度达到最大 过程： 阶段1：a减小的加速直线运动

阶段2：匀速直线运动阶段(F=f，a=0，v达到最大值vmax类型二.恒定加速度（牵引力）启动

特点：流程一

1.功率P=FV=F（at）均匀增加到P额（强调：P实和P额的关系）2.a（牵引力F）不变的匀加速运动（F-f=ma或F= f+ma不变）3.匀加速阶段的最大速度vpeFPe

fmape减小，aFf或F合减小）vmpe f强调：匀加速阶段的最大速度与汽车最终速度vmax不同

流程二：恒定功率启动(重复流程一)过程： 阶段1：匀加速直线运动（a不变，F牵不变，P实均匀增加）阶段2：a减小的加速直线运动（P实=P额）

阶段3：匀速直线运动阶段(F=f，a=0，v达到最大值vmaxpe

f

三、例题精讲：

例题1：质量为m=5×103kg的汽车在水平路面上行驶，阻力是车重的0.1倍，让汽车保持额定功率P0=60kw由静止开始启动，请回答以下问题：

（1）经过时间t=1s，速度为v1=4m/s,求此时的加速度a1=?（2）当汽车的加速度为a2=1m/s2时，求汽车的速度v2=?（3）求汽车所能达到的最大速度vm=? 目的：掌握额定功率启动问题的相关计算。

例题２：额定功率为80kW的汽车，在水平长直公路上行驶时最大速度可达20m/s,汽车质量为2×103kg。如果汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度可达2m/s2。设运动过程中阻力大小不变，试求：

（1）汽车运动时所受阻力f；

（2）汽车匀加速运动过程可持续的时间t；

（3）汽车启动后，发电机在第三秒末的瞬时功率P；

（4）汽车在做匀加速直线运动过程中，发动机所做的功W． 目的：掌握匀加速启动问题的相关计算。四．练习

列车在恒定功率机车的牵引下，从车站出发行驶5分钟，速度达到20m/s，那么在这段时间内，列车行驶的路

（）

A.一定小于3km

B.一定等于3km C.一定大于3km

D.不能确定

五.课堂小结

两种起动方式的比较：

不同点：以恒定功率起动只有一个变加速阶段，起动过程短，但容易损坏发动机 以恒定牵引力起动有两个加速阶段，起动过程长，但起动平稳有利于保护发动机 相同点：

无论哪种方式起动，汽车所能达到的最大速度相同，达到最大速度的条件相同，都是当a=0时取得。

六.布置作业

1、汽车发动机的额定功率为P=60kW，若其总质量为m=5t，在水平路面上行驶时，所受的阻力恒为



3N，求： f 510（1）汽车所能达到的最大速度vm．

（2）若汽车以 a

m /  0.5s2的加速度由静止开始做匀加速直线运动，这一过程能维持多长时间？

2、质量为m的汽车由静止开始以恒定的功率P爬坡（足够长），斜坡的倾斜角为θ，汽车受到的摩擦阻力恒定为f，求汽车所能达到的最大速度vm=?

七.板书设计

第二篇：机车启动

机车启动问题

一、基本公式

＝MF牵a+ f

二、重要知识点1、2、3、两种启动模式的运动分析(比较难，解决方案：确定启动模式后，画出相应v-t图，结合v-t图过程受力分析、运动分析 ps:画图真的有用)机车启动中的功率、运动学公式都与时间有关，解题时注意联系 无论哪种启动，当F＝f时，达最大速度

三、具体分析与解题

1.恒定功率启动

第一段根据公式分析是加速度减小的变加速运动

第二段以Vm做匀速直线运动

相关题目：一诊模拟9（1）

例题

汽车上坡时，司机必须换挡，其目的是（）

A.减小速度，得到较小的牵引力

B.增大速度，得到较小的牵引力

C.减小速度，得到较大的牵引力

D.增大速度，得到较大的牵引力

答案：C

解析：此题为基本公式的运用，P＝FV可知，要增大F，就要减小V。

2.恒定加速度启动

v-t图如上

0—t1匀加速直线运动

后半段与恒定功率分析类似

t1—t2加速度减小的变加速运动

t2—t3以V3做匀速直线运动

相关题目：

一诊模拟（揭）

4« 五三 »P76 例1（可拓展« 五三 »P81 80）

« 全品听课» P58 例4(结合v-t解这道题可体会v-t对解题的好处)

例题

1．对机车在水平路面上以恒定的加速度启动的过程，下列说法正确的是（）

A．机车先匀加速直线运动，达最大速度后匀速直线运动

B．机车先匀加速直线运动，达额定功率后，做加速度逐渐减小的加速运动，加速度减小为零后匀速直线运动。

C．匀加速运动过程机车的功率逐渐增大

D．机车的额定功率一定时，阻力越大机车的最大速度越大

答案：BC

解析；当功率增大到额定功率时随着速度的增大，加速度减小，汽车做加速度减小的变加速直线运动，Ａ错；Ｂ对；由Ｐ＝Ｆｖ，在匀加速阶段，牵引力不变，速度逐渐增大，功率逐渐增大，Ｃ对；当汽车的速度最大时有Ｆ＝ｆ，Ｐ＝ｆｖm，D错；

（202_•临沂模拟）当前，我国“高铁”事业发展迅猛，假设一辆高速列车在机车牵引力和恒定阻力作用下，在水平轨道上由静止开始启动，其v-t图象如图示，已知在0---t1，时段为过原点的倾斜直线，t1时刻达到额定功率P，此后保持功率P不变，在t3时刻达到最大速度v3，以后匀速运动，则下述判断正确的有（）

A．从0至t3时间内一直做匀加速直线运动

B．在t2时刻的加速度大于t1时刻的加速度

C．在t3时刻以后，机车的牵引力为零

D．该列车所受的恒定阻力大小为P/v

3考点：功率、平均功率和瞬时功率．

分析：由图可知列车是以恒定的加速度启动的，由于牵引力不变，列车的实际功率在增加，此过程列车做匀加速运动，也就是0---t1时间段，当实际功率达到额定功率时，功率不能增加了，要想增加速度，就必须减小牵引力，当牵引力减小到等于阻力时，加速度等于零，速度达到最大值，也就是t3时刻．

解答：

A、v-t图象中倾斜的直线表示匀变速直线运动，从图中可知只有0---t1时段为倾斜直线，所以0---t1时段为匀加速直线运动，所以A错误．

B、在t

2时刻，列车功率已经达到额定功率，牵引力已经减小了，加速度也减小了，所以在t2时刻的加速度要小于t1时刻的加速度，所以B错误．

C、在t3时刻以后，列车匀速运动，是处于受力平衡状态，牵引力等于阻力，而不是零，所以C错误．

D、当汽车达到最大速度时，汽车的牵引力和阻力大小相等，由P=Fv=fvm可得，f=P vm =P/v3，所以D正确．故选D．

点评：本题的关键是理解机车的启动过程，这道题是以恒定加速度启动，公式p=Fv，p指实际功率，F表示牵引力，v表示瞬时速度．当牵引力等于阻力时，机车达到最大速度vmax＝p/f ．根据v-t图象要能判断机车所处的运动状态．

3．一列机车的质量是5×10kg，在水平平直轨道上由静止开始匀加速启动，加速度大

2小为0.4m／s。已知机车的额定功率为3000kw，当机车由静止达到最大速率30m／s时，共用时t秒。行驶过程中阻力恒定，则：

（1）机车匀加速阶段的牵引力多大?

（2）匀加速阶段机车的实际功率等于额定功率时，机车的速度多大?

（3）机车由静止达到最大速度时，前进的距离是多少?（答案中可以包含字母t）

考点：功率、平均功率和瞬时功率；牛顿第二定律．专题：功率的计算专题．

分析：

（1）当机车速度达到最大时，牵引力等于阻力，由功率公式的变形公式可以求出机车受到的阻力；由牛顿第二定律可以求出机车匀加速阶段的牵引力．

（2）当实际功率等于额定功率时，机车匀加速结束，由P=Fv的变形公式可以求出此时机车的加速度．

（3）由匀变速运动的位移公式可以求出机车匀加速运动的时间与位移，在机车实际功率达到额定功率后到机车达到最大速度时，由动能定理可以求出机车前进的距离，最后求出机车前进的总距离．

解答：

（1）当机车匀速运动时，速度达到最大值，此时牵引力等于阻力，F=f，此时P=Fv=fv，机车受到的阻力f=P额/v最大 =3×10^6W/30m/s =1×10^5N，匀加速阶段，由牛顿第二定律可得：F牵-f=ma，F牵=3×10^5N；

（2）设匀加速阶段末的汽车速度为v1，匀加速阶段机车的实际功率等于额定功率时，由P=Fv，可得此时机车的速度v1=P额/F牵 =3×10^6W/3×10^5N =10m/s；

（3）如图所示，达到最大速度前，有两个运动阶段．设匀加速阶段位移为s1，加速度减小阶段位移为s1．匀加速阶段位移为：s1=v^2 /2a=100/2×0.4=125m，所用时间为t1=v1/a=10/0.4 =25s，对于变加速阶段，由动能定理得：P（t-t1）-fs2=1/2(mvmax^2)-1/2(mv1^2)，解得：s2=（30t-2750）m，所以，机车由静止到达最大速度时，前进的距离是：s=s1+s2=（30t-2625）m；

4、拓展题（与实验结合）

在学习过机车启动问题之后，某物理兴趣小组决定按照图做一个实验，测定一电动遥控玩具车的功率，具体步骤如下：

5①用天平测出电动小车的质量为0.4kg；

②将电动小车、纸带和打点计时器按如图7所示安装；

③接通打点计时器（其打点周期为0.02s）；

④使电动小车以额定功率加速运动，达到最大速度一段时间后关闭小车电源，待小车静止时再关闭打点计时器（设小车在整个过程中所受的阻力恒定）。在上述过程中，打点计时器在纸带上所打的部分点迹如图所示。

请你分析图纸带数据，回答下列问题：（结果保留三位有效数字）

（1）该电动小车运动的最大速度为m/s；

2（2）关闭小车电源后，小车的加速度大小为m/s；

（3）小车所受的阻力大小为N；

（4）该电动小车的额定功率为W。

答案:（1）1.50（2）3.30（3）1.32（4）1.98

解：（1）小车匀速运动时，牵引力等于阻力，此时速度最大，最大速度为：

v=x/t =6×10−2m/0.04s =1.50 m/s．

故答案为：1.50．

（2）匀减速运动阶段有：

a＝△x/t2 ≈4.00m/s

2根据牛顿第二定律有：

Ff=ma=-1.60 N

故答案为：1.60

（3）F=-Ff电动小车的额定功率：P=Fv=1.60×1.50 W=2.40 W．

故答案为：2.40．

考点：机车启动和纸带处理，所以机车启动可在运动学方面的问题拓展，故运动学基础也要熟悉

点评：本题难度较小，注意观察纸带点迹，判断匀速和匀减速阶段，不能误认为5.78cm段为匀减速阶段

题目小结

1.以恒定加速度启动较复杂、考题较多

2.机车启动问题结合图像更简单

3.机车启动问题可在各种功率计算(恒a 例题2体现)及运动学问题(恒a 例题4体现)上加大难度,故这两方面知识要熟练。

第三篇：机车启动问题教案

[教材分析] 机车启动问题

本节是功率这节的补充内容，难度较大，综合性较强，其中涉及到高一阶段除曲线运动外的几乎所有内容，如受力分析，牛顿第二定律，运动学公式及功率公式，是与高考接轨的一个考点。

[学情分析]

由于本节内容的难度较大，首要的一条就是学生对前面知识点的复习问题，对牛顿第二定律而言，F=ma中的F是指合力；怎样用v-t图去描述物体的运动等；第二，学生应自己动手推导从而得出结论，切忌死记结论；第三，这节最终的问题要落实在做题上，学生通过习题去了解过程并且掌握解题关键条件，从而对整个问题有一个系统的认识。

[教学目标]

(i)知识目标

1．理解机车的两种启动过程及其特点。

2．学会用机车启动的关键条件解题。

(ii)能力目标

1．能够运用两种启动的特点解机车的启动问题。

2．学生会自己动手推导，讨论，分析机车问题。

3．培养学生逻辑思维能力。

(iii)情感目标

1．通过这节课的学习激发学生的学习兴趣。

2．让学生发现并体会物理学中的逻辑性。

3．通过自己的推理去感受物理学习中的乐趣。

[教学重点]

1．理解解决机车启动问题的两个核心公式。

2．理解机车两种启动方式中各段的运动性质。

[教学难点]

1．学会分析机车启动问题中的解题关键及突破点。

2．对两种启动方式的v-t图分析。

3．学会将牛顿第二定律及功率方程融入机车问题。

[教学方法]

利用多媒体引导分析教学

[教学过程]

设计思想：力求体现新课标倡导的“教师主导、学生主体”的思想。以学生的活动逐步推进教学。本设计还力求突出课堂的有效性，引导学生进行探究，参与问题讨论，让更多的学生能融入课堂，思维和能力都能得到发展。

[教学过程]

板书设计

一． 复习二.两种启动方式三.小结1． 实际功率：发动机牵引力的功率1．以恒定功率启动2．匀加速启动：额定功率：定值分析：分析:关系：P实≤P额2． P=FV图象：图象：P-实际功率

F-牵引力例1.解：例2.解：V-瞬时速度3． a=(F-f)/m

学生学习单

一．预备知识

1．两个概念复习2．P实, F牵，V的关系实际功率：额定功率：3． F合，a,m的关系 二者的大小关系：

二．两种启动方式（两个基本假定：）1．以恒定功率启动2．匀加速启动 分析：分析：

图象：图象：

例1：汽车发动机的额定功率为60kw，汽车的质量为5t,汽车在水平路面上行驶时，车所受阻力为车重的0.1倍（g=10m/s2）,当汽车保持额定功率不变从静止启动后,求：

(1)汽车所能达到的最大速度大小为多少?(2)当汽车加速度为2m/s2时的速度为多大？

例2：汽车发动机的额定功率为60kw，汽车的质量为5t,汽车在水平路面上行驶时，车所受阻力为5000N,若汽车从静止开始保持以0.5m/s2 加速度匀加速启动,求这一过程能维持多长时间?

三．小结

1．两种启动方式 2．解决问题核心公式

3．关键条件

第四篇：机车启动问题练习

汽车启动问题习题

1、汽车以恒定功率P由静止出发，沿平直路面行驶，最大速度为v，则下列判断正确的是

A.汽车先做匀加速运动，最后做匀速运动

B.汽车先做加速度越来越大的加速运动，最后做匀速运动

C.汽车先做加速度越来越小的加速运动，最后做匀速运动

D.汽车先做加速运动，再做减速运动，最后做匀速运动

2、汽车在水平公路上行驶，车受的阻力为车重的0.01倍，当速度为4 m/s

2时，加速度为0.4 m/s.若保持此时的功

率不变继续行驶，汽车能达到的最大速

2度是________m/s.（g取10 m/s）

3、汽车发动机额定功率为60 kW，汽车质量为5.0×10kg，汽车在水平路

面行驶时，受到的阻力大小是车重的0.1倍，试求：

（1）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？

2（2）若汽车从静止开始，以0.5 m/s的加速度匀加速运动，则这一加速度能维持多长时间？

4、电动机通过一绳子吊起质量为8 kg的物体，绳的拉力不能超过120 N，电动机的功率不能超过1200 W，要将此物体由静止起用最快的方式吊高90 m（已知此物体在被吊高接近90 m时，已开始以最大速度匀速上升）所需时间为多少？

55、质量为5.00×10 kg的机车，以

恒定的加速度从静止出发，经5 min行驶2.25 km，速度达到最大值54 km/h,则机车的功率为_____W.6、铁路提速，要解决许多技术问题.通常，列车阻力与速度平方成正比，即

2f=kv.列车要跑得快，必须用大功率机车来牵引.试计算列车分别以120 km/h和40 km/h的速度匀速行驶时，机车功率大小的比值.（提示：物理中重要公式有F=ma,W=Fs′,P=Fv,s=v0t+at）

1227、额定功率为80 kW的汽车，在平直的公路上行驶的最大速度为20 m/s.3已知汽车的质量为2×10 kg，若汽车从

静止开始做匀加速直线运动，加速度的2大小为2 m/s.假定汽车在整个运动过程

中阻力不变.求：

（1）汽车受到的阻力Ff；

（2）汽车在3 s末的瞬时功率；

38、质量为m=4×10 kg的汽车发动

3机的额定功率P0=40×10 W，汽车从静

2止开始，以a=0.5 m/s的加速度做匀加

3速直线运动，所受阻力恒为Ff=2×10

N，求：

（1）汽车匀加速运动所用的时间t；

（2）汽车可达的最大速度vm；

（3）汽车速度为2vm/3时的加速度a′

9、汽车质量为5 t，其发动机额定功率为37.5 kW，汽车在水平道路上从静止开始起动，开始一段时间内，以加速度

21.0 m/s做匀加速运动，最后匀速运动的速度为15 m/s.求：

（1）汽车做匀加速运动的时间.（2）汽车匀速运动后关闭发动机，还能滑多远？

第五篇：高中物理机车启动问题

机车启动问题

一、机车启动的两类问题分析：

（1）机车以恒定功率启动时，由PF（P为机车输出功率，F为机车牵引力，为机车前进速度）机车速度不断增加则牵引力不断减小，当牵引力Ff时，速度不再增大达到最大值max，则maxP/f。

（2）机车以恒定加速度启动时，在匀加速阶段汽车牵引力F恒定为maf，速度不断增加汽车输出功率PF随之增加，当PP额定时，F开始减小但仍大于f因此机车速度继续增大，直至Ff时，汽车便达到最大速度max，则maxP/f。

二、练习1 汽车发动机额定功率为60 kW，汽车质量为5.0×10kg，汽车在水平路面行驶时，受到的阻力大小是车重的0.1倍，试求：

（1）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？

2（2）若汽车从静止开始，以0.5 m/s的加速度匀加速运动，则这一加速度能维持多长时间？电动机通过一绳子吊起质量为8 kg的物体，绳的拉力不能超过120 N，电动机的功率不能超过1200 W，要将此物体由静止起用最快的方式吊高90 m（已知此物体在被吊高接近90 m时，已开始以最大速度匀速上升）所需时间为多少？

3323 质量为m=4×10 kg的汽车发动机的额定功率P0=40×10 W，汽车从静止开始，以a=0.5 m/s

3的加速度做匀加速直线运动，所受阻力恒为Ff=2×10 N，求：

（1）汽车匀加速运动所用的时间t；

（2）汽车可达的最大速度vm；

（3）汽车速度为2vm/3时的加速度a′汽车质量为5 t，其发动机额定功率为37.5 kW，汽车在水平道路上从静止开始起动，开

2始一段时间内，以加速度1.0 m/s做匀加速运动，最后匀速运动的速度为15 m/s.求：

（1）汽车做匀加速运动的时间.（2）汽车匀速运动后关闭发动机，还能滑多远？