沈加法

(云南省紅河州蒙自市第一高級(jí)中學(xué) 661199)

機(jī)車啟動(dòng)問(wèn)題是高中物理最接地氣的知識(shí)，是用課本上學(xué)習(xí)到的物理知識(shí)去解決同學(xué)們?cè)谏钪械膶?shí)際問(wèn)題，而這種貼近生活的問(wèn)題學(xué)生就會(huì)束手無(wú)策，怕解決、不會(huì)處理，學(xué)生做了正確率不高.在處理機(jī)車啟動(dòng)問(wèn)題時(shí)，一定要抓住機(jī)車在平直路面行駛時(shí)所受到的阻力Ff是恒定不變的，并且要進(jìn)行正確的受力分析，畫出機(jī)車的v-t圖象.我通過(guò)下面分析講評(píng)能對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助.

一、機(jī)車啟動(dòng)方式的分析

第二種啟動(dòng)方式是機(jī)車從靜止開(kāi)始保持牽引力不變，以恒定加速度啟動(dòng)，由公式P=Fv=Fat得功率均勻增大到恒定功率后，保持功率不變繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，畫出這種啟動(dòng)過(guò)程的P-t圖象如圖4所示.設(shè)機(jī)車的功率均勻增大到恒定功率時(shí)的速度為v1，此時(shí)牽引力大于阻力，根據(jù)圖2對(duì)機(jī)車的受力分析，機(jī)車?yán)^續(xù)做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)到最大速度后勻速運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)的v-t圖象如圖5所示.

所以，在分析解決機(jī)車啟動(dòng)問(wèn)題時(shí)，一定要耐心細(xì)致地閱讀題目，找到題中的關(guān)鍵詞，準(zhǔn)確定位好機(jī)車運(yùn)動(dòng)過(guò)程是哪種啟動(dòng)方式，做到過(guò)程心中有底，并畫好受力分析圖和運(yùn)動(dòng)過(guò)程圖，由功能關(guān)系列好數(shù)學(xué)方程，細(xì)心求解就可以正確無(wú)誤.

二、應(yīng)用評(píng)析和歸納總結(jié)

例1我國(guó)高鐵技術(shù)通過(guò)引進(jìn)和不斷創(chuàng)新，現(xiàn)在處于世界領(lǐng)先水平，使人們的出行更方便快捷.復(fù)興號(hào)動(dòng)車組是由動(dòng)車和拖車編組而成，提供動(dòng)力的車廂叫動(dòng)車，不提供動(dòng)力的車廂叫拖車.假設(shè)動(dòng)車組每節(jié)車箱質(zhì)量m=25t，每節(jié)動(dòng)車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率P=9×106W，某列動(dòng)車組由8節(jié)車廂組成，如圖6所示，其中第1、3、5、7節(jié)車廂為動(dòng)車，其余為拖車，動(dòng)車組在水平直軌道上的最大速度為360 Km/h，運(yùn)動(dòng)過(guò)程平均阻力是80%Ff保持不變. (g=10 m/s2).完成下列要求：

(1)求列車在水平軌道上以最大速度行駛時(shí)的阻力Ff；

(2)在水平軌道上，發(fā)動(dòng)機(jī)以額定功率P工作，求行駛速度為v1=50 m/s和v2=80 m/s時(shí)，列車的瞬時(shí)加速度a1、a2的大??；

(3) 若列車從靜止開(kāi)始，保持5 m/s2的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng)，求這一過(guò)程維持的時(shí)間.若要在5min內(nèi)速度達(dá)到340 km/h后勻速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)車總的要運(yùn)行多少距離.

此后動(dòng)車以恒定的功率從速度v′=27.95 m/s

運(yùn)動(dòng)到速度v=340 km/h=94.44 m/s

由功能關(guān)系得：

可以解得x2=33.98 km

動(dòng)車運(yùn)動(dòng)的總位移x=x1+x2=34.05 km

點(diǎn)評(píng)這是一個(gè)具有正能量的現(xiàn)時(shí)生活物理題，考查了兩種啟動(dòng)方式.通過(guò)閱讀題目(1)問(wèn)的關(guān)鍵詞“列車行駛的最大速度時(shí)功率達(dá)到額定功率” 即F=Ff=kmg；(2)問(wèn)中是列車的發(fā)動(dòng)機(jī)是以額定功率的方式啟動(dòng)，當(dāng)v

例2隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民生活水平的提高，汽車已經(jīng)走進(jìn)老百姓的家庭.如圖8所示，為某種型號(hào)轎車中用于改變車速的擋位把桿，表中列出了轎車的部分?jǐn)?shù)據(jù)，手推變速桿到達(dá)不同擋位可獲得不同的運(yùn)行速度，擋位把桿從“1～5”速度逐擋增大，R是倒車擋.則轎車在額定功率下運(yùn)動(dòng)時(shí)，要以最大動(dòng)力上坡，變速桿應(yīng)推至哪一擋？以最大速度運(yùn)行時(shí)，轎車的牽引力約為多大？( ).

長(zhǎng)/mm×寬/mm×高/mm4481/1746/1526mm凈重/kg1337 kg傳動(dòng)系統(tǒng)前輪驅(qū)動(dòng)5擋變速發(fā)動(dòng)機(jī)類型直列4缸發(fā)動(dòng)機(jī)排量(L)2.0 L最高時(shí)速(km/h)189km/h100 km/h的加速時(shí)間(s)12 s額定功率(kW)108 kW

A．“5”擋；8000 N B．“5”擋；2000 N

C．“1”擋；4000 N D．“1”擋；2000 N

點(diǎn)評(píng)這是一個(gè)貼近現(xiàn)時(shí)生活物理題，通過(guò)閱讀題目找到關(guān)鍵詞“轎車在額定功率下運(yùn)動(dòng)時(shí)，要以最大動(dòng)力上坡”和“以最大速度運(yùn)行時(shí)”，同時(shí)還要從表格中選擇需要的參數(shù)，這兩點(diǎn)是求解本題的關(guān)鍵，由P=Fv這個(gè)公式把參數(shù)代入就可以得到正確的答案.

(1) 轎車以90 km/h在平直公路上勻速行駛時(shí)，所受阻力Ff的大小;

(2) 轎車從90 km/h減速到72 km/h過(guò)程中，獲得的電能E電;

(3) 轎車僅用其在上述減速過(guò)程中獲得的電能E電維持72 km/h勻速運(yùn)動(dòng)的距離L′.

(2)在轎車從90 km/h減速到72 km/h過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)方式是功率保持不變，則發(fā)動(dòng)輸出的總能量為：E總=Pt.

發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的總能量：

將題目所給數(shù)據(jù)代入上式可解得：

E總=5.96×105J

所以驕車的電池獲得的電能為：

(3)轎車在平直公路上勻速行駛的阻力為Ff=4×103N是保持不變的,由第(2)問(wèn)分析計(jì)算已經(jīng)得出E電=2.384×105J,轎車僅用減速過(guò)程中獲得的電能E電維持72 km/h勻速運(yùn)動(dòng)，由能量轉(zhuǎn)化和守恒定律可知，阻力所做的功等于電能E電，則可列數(shù)學(xué)方程為：E電=Wf=FfL

點(diǎn)評(píng)這是一個(gè)緊扣國(guó)家發(fā)展要求的現(xiàn)時(shí)生活物理題，過(guò)程多而復(fù)雜，通過(guò)閱讀題目 “保持發(fā)動(dòng)機(jī)功率不變,立即啟動(dòng)利用電磁阻尼帶動(dòng)的發(fā)電機(jī)工作給電池充電，使轎車做減速運(yùn)動(dòng)”關(guān)鍵詞,得F=Ff=kmg，由公式P=Fv列式求出阻力Ff，考查了功率恒定的啟動(dòng)方式和汽車行駛過(guò)程中阻力恒定不變、能量轉(zhuǎn)化定律，列好方程、細(xì)心求解.這就是處理這題的技巧.