高中物理汽车启动各种情况分析「高中物理全解」

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”。

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。

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。

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：

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。

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：

汽车以恒定加速度启动的速度时间关系图

结 束

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