机车启动两种方式--讲解和题.doc

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1、机车的两种启动方式江苏省淮安市阳光学校223300冯新波通常讲机车的功率是指机车的牵引力的功率，P＝Fv恒成立，与阻力f无关，与P是否为额定功率无关，与机车的运动状态无关。机车可通过油门控制功率，可通过换档调整速度从而改变牵引力。机车起动通常有两种方式，下面把这两种启动方式的规律总结如下：一、机车以恒定功率启动的运动过程1、机车以恒定的功率P启动后，若运动过程中所受的阻力不变，由于牵引力F＝P／v，根据牛顿第二定律：F－f＝ma即P／v－f＝ma所以：当速度v增大时，加速度a减小。当加速度a＝0时，机车的速度达到最大，此时有：。以后，机车已vm做匀速直线运动。2

2、、这一过程，F、v、a的变化也可表示为：3、用v－t图，这一过程可表示为右下图：最大速度之前是一段曲线。4、以恒定功率启动的特点：（1）汽车在启动过程中先做加速度不断减小的加速运动，同时牵引力变小，当牵引力等于阻力时，开始以最大速度匀速运动。（2）汽车在启动过程中的功率始终等于汽车的额定功率。（3）汽车的牵引力和阻力始终满足牛顿第二定律F－f＝ma。（4）汽车的牵引力和瞬时速度始终满足P－P额＝Fv。（5）在启动过程结束时，因为牵引力和阻力平衡，此时有P额＝Fvm＝fvm。（6）从能的角度看，启动过程中牵引力所做的功一方面用以克服阻力做功，另一方面增加汽车的动能

3、。二、机车以恒定加速度启动的运动过程1、机车以恒定的加速度a启动时，牵引力F、阻力f均不变，此时有：F－f＝ma。机车匀加速运动的瞬时功率：P＝Fv＝（f＋ma）•v＝（f＋ma）•at≤P额。匀加速阶段的最长时间t＝P额／［（ma＋f）a］；匀加速运动的末速度为vt＝P额／（ma＋f）。当机车达到这一速度时，其瞬时功率等于它的额定功率。然后机车又做变加速运动。此时加速度a和第一种启动过程一样变化；这时的最大速度还是。而变加速阶段的位移应该用动能定理来计算：2、匀加速启动过程的各个量（P、F、a、v）的变化情况如下：3、用v－t图，这一过程可表示为右图：起初匀加

4、速运动是一段倾斜的直线，紧接着是一段曲线，最后是平行于时间轴的直线。4、以恒定牵引力启动的特点：（1）汽车的起动过程经历两个阶段：匀加速直线运动；变加速直线运动，最终做匀速直线运动。（2）汽车在匀加速运动阶段，汽车的瞬时速度v＝v0＋at（v0＝0）汽车做匀加速运动所能维持的时间t＝vt/a。（3）汽车做匀加速运动阶段，其瞬时功率P＝Fv≤P额。（4）汽车在匀加速运动阶段结束时，瞬时功率等于额定功率，且Pt＝P额＝Fvt。（5）汽车在变加速运动阶段功率恒为额定功率，进入匀速直线运动时牵引力和阻力平衡，有Pt＝P额＝fvm。（6）从能的角度看：匀加速直线运动阶段W

5、牵1－fs1=(W牵1、s1分别表示匀加速运动阶段牵引力所做的功、位移)，变加速直线运动阶段牵引力所做的功W牵2=P额t2(t2表示变加速直线运动阶段所经历的时间)，W牵2－。（s2为变加速直线运动阶段的位移）例题：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，阻力是车重的0.1倍，g取10m/s2，问：（1）汽车保持以额定功率从静止起动后能达到的最大速度是多少？（2）若汽车保持以0.5m/s2的加速度做匀加速运动，这一过程能维持多长时间？解析：（1）根据题意，汽车达到最大速度时作匀速直线运动，所以有解析：1、当汽车速度达到最大时，a

6、＝0，因而有F＝f，则（2）汽车以恒定的加速度a匀加速运动，则牵引力恒定。P＝Fv，随v增大，牵引力功率P也增大，当功率增大至额定功率时不能再增大，牵引力减小，加速度也减小，匀加速运动结束。设此时速度为vt，则有即解得v＝8.0m/s由v＝at得，这一过程维持的时间为t＝。解后评析：1、这类问题的关键是机车的发动机功率——机车的牵引功率是否达到额定功率，若在额定功率下启动，则一定是变加速运动。因为牵引力随速度的增大而减小。求解有关问题时不能用匀变速运动的规律来处理。2、特别注意匀加速启动时，牵引力恒定。当功率随速度增至额定功率时的速度（匀加速结束时的速度），并不

7、是机车的最大速度。此后，机车仍要在额定功率下做加速度逐渐减小的加速运动，直至加速度减小为零是速度达到最大（这阶段与以额定功率启动的过程相同）。以上主要概括了机车在平直路面上的两种启动方式，下面，分析一下机车在斜坡上的启动情况。　　机车在倾角为θ的斜坡上从静止开始起动时，无论以额定功率起动，还是以恒定牵引力起动，其起动过程和在平直路面上的情况相似，其区别在于以下几点：　　1、机车在斜坡上起动时，机车的牵引力F、阻力f和重力沿斜坡向下的分力mgsinθ始终满足牛顿第二定律：上坡时F－f－mgsinθ=ma，下坡时F－f＋mgsinθ=ma。（若以额定功率起动，加速度

8、a时刻在变；若以恒定牵引