2017-2018学年高中创新设计物理教科版必修2学案:第四章 机械能和能源
2017-2018学年高中创新设计物理教科版必修2学案:第四章 机械能和能源第3页

虑外力做功时,必须根据不同情况分别对待,正确表示出总功.

4.若物体运动过程中包含几个不同的子过程,解题时,可以分段考虑,也可视为一个整体过程考虑,列出动能定理方程求解.

例2 汽车发动机的额定功率为60 kW,汽车的质量为5×103 kg,汽车在水平路面上行驶时,阻力是车的重力的0.05倍,若汽车始终保持额定功率不变,取g=10 m/s2,则从静止启动后,求:

  (1)汽车所能达到的最大速度是多大?

  (2)当汽车的加速度为1 m/s2时,速度是多大?

(3)如果汽车由启动到速度变为最大值后,马上关闭发动机,测得汽车在关闭发动机前已通过624 m的路程,求汽车从启动到停下来一共经过多少时间?

解析 (1)汽车保持额定功率不变,那么随着速度v的增大,牵引力F牵变小,当牵引力大小减至与阻力f大小相同时,汽车速度v达到最大值vm.

  P额=f·vm⇒vm===24 m/s

  (2)a=,则F牵=ma+f=7.5×103 N,

  v===8 m/s

  (3)设由启动到速度最大历时为t1,关闭发动机到停止历时t2.

  mv=P额·t1-f·s1,将数据代入,得t1=50 s.

  由vm=·t2

  得t2=48 s.

  故t总=t1+t2=98 s.

  答案 见解析

  三、对机械能守恒定律的理解与应用

应用机械能守恒定律解题,重在分析能量的变化,而不太关注物体运动过程的细节,这使问题的解决变得简便.

  1.守恒条件:只有重力或弹力做功,系统内只发生动能和势能之间的相互转化.

  2.表达式:

  (1)状态式

Ek1+Ep1=Ek2+Ep2,理解为物体(或系统)初状态的机械能与末状态的机械能相等.