高中物理怎么判断车的功率变不变,高中物理汽车功率的计算公式

首页 > 教育培训 > 作者:YD1662023-05-23 01:17:12

在高中物理必修二《机械能守恒定律》这一章中,有一个问题是绕不开的,也是一个重点要掌握的问题,那就是“汽车启动问题”。

高中物理怎么判断车的功率变不变,高中物理汽车功率的计算公式(1)

要解决汽车启动问题首先需要与功率相关的知识,主要是功率与速度的关系式:P=Fv,另外也需要前面学过的牛顿第二定律公式,汽车在平直路面上启动,在水平方向上受到向前的发动机的牵引力,以及向后的阻力,对应的公式:F-f=ma。

高中物理怎么判断车的功率变不变,高中物理汽车功率的计算公式(2)

汽车启动问题涉及的两个公式

以此为基础,下面我们重点对汽车启动的两种情况进行详细的分析。

一、汽车启动时,保持其功率不变(也就是从启动开始,发动机一直保持额定功率)。

首先根据已知条件:功率不变,有公式P=Fv,当功率P不变时,速度v增大,得牵引力F减小。

然后根据牛顿运动定律F-f=ma,当牵引力F减小,阻力f不变时,得加速度a减小。

所以此时汽车做加速度减小的加速运动。

当牵引力F小到与阻力f相同时,加速度a就变为0,汽车就不会再加速了,开始做匀速直线运动,并且此时达到最大速度,保持匀速直线运动。

高中物理怎么判断车的功率变不变,高中物理汽车功率的计算公式(3)

汽车以恒定功率启动的过程分析

所以结论是:以恒定功率启动的汽车,先做加速度逐渐减小的变加速直线运动,最终以最大速度做匀速直线运动。

我们可以用速度——时间图像表示出此过程的速度变化:

高中物理怎么判断车的功率变不变,高中物理汽车功率的计算公式(4)

汽车以恒定功率启动的速度时间关系图像

二、汽车启动时,保持其加速度不变(也就是汽车做匀加速直线运动)

首先由已知条件:加速度a不变,根据牛顿运动定律F-f=ma,得牵引力F不变,再根据功率公式P=Fv,速度v增大,牵引力F不变,得功率P增大。

所以此时汽车做匀加速直线运动,但运动过程中发动机功率在增大。

任何一辆汽车其发动机功率都有一个最大值,我们成为额定功率。

当汽车发动机达到额定功率时,就不能再变化了,此时汽车的运动就转成了,功率不变,功率不变时,运动状态就跟第一种情况的分析相同了,汽车先做加速度减小的加速运动,最终再变为匀速直线运动。

高中物理怎么判断车的功率变不变,高中物理汽车功率的计算公式(5)

汽车以恒定加速度启动的过程分析

结论是:以恒定加速度启动的汽车,先做匀加速直线运动,再做加速度逐渐减小的变加速直线运动,最终以最大速度做匀速直线运动。

用速度——时间关系图像表示其速度变化:

高中物理怎么判断车的功率变不变,高中物理汽车功率的计算公式(6)

汽车以恒定加速度启动的速度时间关系图

结 束

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