机车启动问题 PPT学习教案.pptx

【知识点详解】 1. **机车启动方式与动力学关系** - 机车启动时，有两种主要方式：恒定功率启动和恒定加速度启动。 - **恒定功率启动**：机车以固定的功率P启动，当牵引力F等于阻力F阻时，机车达到最大速度vm=P/F阻，此过程中机车做加速度逐渐减小的变加速直线运动，最终以最大速度vm匀速行驶。 - **恒定加速度启动**：机车以固定的加速度a启动，牵引力F=ma+F阻，直到牵引力等于阻力，速度达到最大vm=P/F阻，机车先做匀加速直线运动，然后变为变加速直至匀速。 2. **机车动力学方程** - 功率P=牵引力F与速度v的乘积，即P=Fv。 - 当机车以恒定功率启动时，随着速度v增加，牵引力F相应减小，导致加速度a减小。 - 牵引力F需克服阻力F阻，阻力通常与车重有关，如F阻=kmg，其中k为阻力系数，m为机车质量，g为重力加速度。 3. **机车启动问题分析** - 例如，质量为m的机车，当速度为v时，输出功率P=60KW，阻力F阻=0.03mg。解得加速度a=P/(mF阻)。 - 对于题目中质量为m=5×10³ kg的汽车，若保持额定功率60 kW，可计算出最大速度vmax以及在特定速度v1=2 m/s时的加速度。 4. **机车速度-时间(v-t)图** - 恒定功率启动的v-t图：初始阶段斜率较大，表示加速度较大，随着时间推移，斜率减小，表示加速度逐渐减小，直至速度达到最大，曲线变为水平，表示匀速行驶。 - 恒定加速度启动的v-t图：开始阶段曲线斜率为常数，表示匀加速运动，当功率达到最大后，曲线斜率逐渐减小，最终达到最大速度并保持匀速。 5. **汽车动力学应用** - 如2010年郑州高一检测题，通过P=Fv=F阻vmax计算最大速度vmax，利用牛顿第二定律F-F阻=ma求解特定速度下的加速度。 - 类似地，2010年吉林质量检测题，已知功率和最大速度，可以求解汽车在特定速度时的加速度。 6. **匀加速运动的时间与最大速度** - 汽车以恒定加速度a启动时，当功率达到额定功率P，速度达到vm=P/(ma+F阻)，此后加速度开始减小。匀加速运动的时间可以通过v=at计算，其中v是匀加速达到的速度，a是恒定加速度。 机车启动涉及的主要知识点包括动力学方程、功率与速度的关系、加速度与牵引力的变化，以及如何通过具体数据解决实际的机车启动问题。这些概念和计算方法在物理学和工程学中都至关重要，尤其在理解车辆性能和设计中起到关键作用。