1.(★★★)飛機在飛行時受到的空氣阻力與速率的平方成正比,若飛機以速率v勻速飛行時,發(fā)動機的功率為P,則當飛機以速率n v勻速飛行時,發(fā)動機的功率為
A.np B.2np C.n2p D.n3p
2.(★★★★)汽車在水平公路上行駛,車受的阻力為車重的0.01倍,當速度為4 m/s時,加速度為0.4 m/s2.若保持此時的功率不變繼續(xù)行駛,汽車能達到的最大速度是________m/s. (g取10 m/s2)
●案例探究
[例1](★★★★)汽車發(fā)動機額定功率為60 kW,汽車質量為5.0×103 kg,汽車在水平路面行駛時,受到的阻力大小是車重的0.1倍,試求:
(1)汽車保持額定功率從靜止出發(fā)后能達到的最大速度是多少?
(2)若汽車從靜止開始,以0.5 m/s2的加速度勻加速運動,則這一加速度能維持多長時間?
命題意圖:考查對汽車起動的兩類問題及過程的分析能力.B級要求.
錯解分析:(1)對v、F、a、p間相互制約關系分析不透,挖掘不到臨界條件和臨界狀態(tài),(2)在第(2)問中認為功率剛達到最大(即額定功率)時,速度亦達到了最大.
解題方法與技巧:(1)汽車以恒定功率起動時,它的牽引力F將隨速度v的變化而變化,其加速度a也隨之變化,具體變化過程可采用如下示意圖表示:
![]()
由此可得汽車速度達到最大時,a=0,
=12 m/s
(2)要維持汽車加速度不變,就要維持其牽引力不變,汽車功率將隨v增大而增大,當P達到額定功率P額后,不能再增加,即汽車就不可能再保持勻加速運動了.具體變化過程可用如下示意圖表示:
所以,汽車達到最大速度之前已經歷了兩個過程:勻加速和變加速,勻加速過程能維持到汽車功率增加到P額的時刻,設勻加速能達到最大速度為v,則此時![]()
[例2](★★★★★)電動機通過一繩子吊起質量為8 kg的物體,繩的拉力不能超過120 N,電動機的功率不能超過1200 W,要將此物體由靜止起用最快的方式吊高90 m(已知此物體在被吊高接近90 m時,已開始以最大速度勻速上升)所需時間為多少?
命題意圖:考查對機械啟動兩類問題的理解及遷移應用的創(chuàng)新能力.B級要求.錯解分析:對第二過程分析不透,加之思維定勢,無法巧妙地借助動能定理求t2.
解題方法與技巧:
此題可以用機車起動類問題的思路,即將物體吊高分為兩個過程處理:第一過程是以繩所能承受的最大拉力拉物體,使物體勻加速上升,第一個過程結束時,電動機剛達到最大功率.第二個過程是電動機一直以最大功率拉物體,拉力逐漸減小,當拉力等于重力時,物體開始勻速上升.
在勻加速運動過程中加速度為
a=
m/s2=5 m/s2
末速度vt=
=10 m/s
上升的時間t1=
s=2 s
上升高度為h=
=5 m
在功率恒定的過程中,最后勻速運動的速率為
vm=
=15 m/s
外力對物體做的總功W=Pmt2-mgh2,動能變化量為
ΔEk=
mv2m-
mvt2
由動能定理得Pmt2-mgh2=
mvm2-
mvt2
代入數據后解得t2=5.75 s,所以t=t1+t2=7.75 s所需時間至少為7.75 s.
●錦囊妙計
機車起動分兩類:(1)以恒定功率起動;(2)以恒定牽引力起動.其解題關鍵在于逐步分析v、a、F、p間關系,并把握由起動到勻速的臨界條件F=f,即汽車達到最大速度的條件.
該類問題的思維流程為:
(1)以恒定功率起動的運動過程是:變加速(a↓)(a=0)勻速,在此過程中,F牽、v、a的變化情況:
![]()
![]()
所以汽車達到最大速度時a=0,F=f,P=Fvm=fvm.
(2)以恒定牽引力勻加速起動的運動過程是:勻加速
當功率增大到額定功率Pm后,變加速(a↓)
(a=0)勻速.各個量(牽引功率、牽引力、加速度、速度)的變化情況如下:
●殲滅難點訓練
1.(★★★)汽車以恒定功率P由靜止出發(fā),沿平直路面行駛,最大速度為v,則下列判斷正確的是
A.汽車先做勻加速運動,最后做勻速運動
B.汽車先做加速度越來越大的加速運動,最后做勻速運動
C.汽車先做加速度越來越小的加速運動,最后做勻速運動
D.汽車先做加速運動,再做減速運動,最后做勻速運動
P88頁練習第二題的(3)、(4)小題。
課后記:
2. 在本節(jié)課的學習過程中,還有哪些不太明白的地方,請向老師提出。
1. 請學生回顧本節(jié)課所學知識內容有哪些,所涉及到的主要數學思想又有哪些;
2.P88頁練習第二題的(1)、(2)小題
1.學生在教師指導下完成下列例題
例1.
求函數f(x)=
的零點個數。
問題:
(1)你可以想到什么方法來判斷函數零點個數?
(2)判斷函數的單調性,由單調性你能得該函數的單調性具有什么特性?
例2.求函數
,并畫出它的大致圖象.
師:引導學生探索判斷函數零點的方法,指出可以借助計算機或計算器來畫函數的圖象,結合圖象對函數有一個零點形成直觀的認識.
生:借助計算機或計算器畫出函數的圖象,結合圖象確定零點所在的區(qū)間,然后利用函數單調性判斷零點的個數.
4.生:分析函數,按提示探索,完成解答,并認真思考.
師:引導學生結合函數圖象,分析函數在區(qū)間端點上的函數值的符號情況,與函數零點是否存在之間的關系.
生:結合函數圖象,思考、討論、總結歸納得出函數零點存在的條件,并進行交流、評析.
師:引導學生理解函數零點存在定理,分析其中各條件的作用.
3.零點存在性的探索:
(Ⅰ)觀察二次函數
的圖象:
① 在區(qū)間
上有零點______;
_______,
_______,
·
_____0(<或>=).
② 在區(qū)間
上有零點______;
·
____0(<或>=).
(Ⅱ)觀察下面函數
的圖象
![]()
① 在區(qū)間
上______(有/無)零點;
·
_____0(<或>=).
② 在區(qū)間
上______(有/無)零點;
·
_____0(<或>=).
③ 在區(qū)間
上______(有/無)零點;
·
_____0(<或>=).
由以上兩步探索,你可以得出什么樣的結論?
怎樣利用函數零點存在性定理,斷定函數在某給定區(qū)間上是否存在零點?
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