2019_2020学年新教材高中物理科学思维系列二__机车启动的两类模型新人教版必修第二册

【知识点详解】 1. **机车启动模型** - **模型1：恒定功率启动**：在这种模型中，机车的功率P保持不变，随着速度v的增加，牵引力F会逐渐减小，加速度a也随之减小。当加速度a降为0时，机车达到最大速度vmax，此时牵引力F等于阻力Ff（摩擦力），并且最大速度vmax可以通过公式vmax=P恒/Ff计算得出。 2. **模型2：恒定加速度启动**：机车以固定加速度a启动，牵引力F和功率P在开始时都是恒定的。随着速度v的增加，功率P增大，当功率达到最大额定功率P额时，机车转变为恒定功率行驶，牵引力F减小，加速度a也减小，直至a=0，此时速度v达到最大，即vmax=P额/Ff。 3. **动力学分析** - **牛顿第二定律**：在汽车或机车启动问题中，牛顿第二定律F=ma是核心，用于分析牵引力、阻力和加速度之间的关系。 - **功率公式**：P=Fv，其中P是功率，F是牵引力，v是速度。这个公式可以帮助我们理解功率如何影响速度和牵引力。 4. **最大速度计算**： - 当汽车或机车达到最大速度时，牵引力等于阻力，即F=Ff，所以vmax=P/Ff。 5. **汽车加速度和速度变化** - 当汽车达到额定功率后，由于功率不再增加，但速度仍在增大，牵引力会逐渐减小，因此加速度也会减小，直至加速度为0，汽车进入匀速行驶状态。 6. **变式问题解法** - **最大速度求解**：通过P=Fv，当牵引力等于阻力时，速度达到最大。 - **匀加速启动时间**：在匀加速启动阶段，最大速度v'_{max} = P/(F + ma)，而匀加速时间t=v'_{max}/a。 - **瞬时加速度计算**：由F=P/v得到牵引力，然后用牛顿第二定律F-f=ma计算加速度。 7. **实际应用举例** - 在变式训练1中，通过已知的功率、阻力和质量，可以计算汽车的最大速度vmax以及不同速度下的加速度。 - 在变式训练2中，考虑起重机的功率限制和重物的加速度，可以找出起重机的最大输出功率以及重物匀加速运动所需的时间。 总结：本节内容主要涵盖了高中物理中关于机车启动的两种模型，即恒定功率启动和恒定加速度启动，以及相关动力学分析，包括最大速度的计算、加速度的变化规律和实际应用问题的解法。这些知识对于理解和解决实际工程问题具有重要意义。