2025年高考物理答题技巧与模板构建模板07 机械能守恒定律（五大题型）（原卷版）.pdfVIP

模板07机械能守恒定律（五大题型）

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题型01机车启动问题题型02动能定理在多过程和往复运动问题的应用

题型03机械能守恒定律的四类应用题型04机械能守恒定律在曲线运动中的运用

题型05功能关系在两种模型的应用

题型01机车启动问题

此运动问题具有收尾速度，常以生活中的具体场景为命题角度，综合考查受力分析、运动分析、功和

功率、牛顿运动定律、动能定理等知识，学生们需掌握推理能力、综合分析能力和应用数学知识解决物理

问题的能力。

一、必备基础知识

1、以恒定功率启动

汽车从静止开始以额定功率起动，开始时由于汽车的速度很小，由公式P=Fv知：牵引力F较大，因而

由牛顿第二定律F–f=ma知，汽车的加速度较大。随着时间的推移，汽车的速度将不断增大，牵引力F将减

小，加速度减小，但是由于速度方向和加速度方向相同，汽车的速度仍在不断增大，牵引力将继续减小

FfFfF–f=0a0

直至汽车的牵引力和阻力相平衡为止。汽车的牵引力和阻力平衡时，加速度＝，汽车的

速度达到最大值vm。汽车的运动形式是做加速度越来越小的变加速直线运动，最终做匀速直线运动，其速

–

度时间图像如图所示。

2、以恒定牵引力启动

FF–f=maa

由于牵引力恒定，根据牛顿第二定律，可知：加速度恒定，汽车作匀加速直线运动，随着

时间的推移，实际功率将不断增大．由于汽车的实际功率不能超过其额定功率，汽车的匀加速直线运动只

能维持到其实际功率等于其额定功率时，此时汽车的速度达到它匀加速直线运动阶段的最大速度v1m，其后

汽车只能以额定功率起动的方式进行再加速，其运动方式和第一种起动形式完全相同，即汽车继续做加速

度越来越小的变加速直线运动，直至汽车进入匀速直线运动状态，速度达到最终的最大速度vm。汽车的起

动过程经历了两阶段：一是匀加速直线运动阶段，二是变加速直线运动阶段，最终做匀速直线运动，其速

–

度时间图像如图所示。

二、解题模板

1、解题思路

2、注意问题

机车启动的方式不同，运动的规律就不同，即其功率、速度、加速度、牵引力等物理量的变化规律不

同，分析图像时应注意坐标轴的意义及图像变化所描述的规律。

在机车功率P＝Fv中F是机车的牵引力而不是机车所受合力，正是基于此，牵引力与阻力平衡时达

到最大运行速度，即P＝Fv。

fm

恒定功率下的启动过程一定不是匀加速过程，匀变速直线运动的公式不适用了，这种加速过程发动机

做的功可用W＝Pt计算，不能用W＝Fl计算(因为F为变力)。

以恒定牵引力加速时的功率一定不恒定，这种加速过程发动机做的功常用W＝Fl计算，不能用W＝Pt

计算(因为功率P是变化的)。

无论哪种启动过程，机车的最大速度都等于其匀速运动时的速度。

机车以恒定加速度启动的过程中，汽车的瞬时功率P=Fv＜P，匀加速过程结束时，功率最大（额定

tt额

功率），瞬时功率p等于额定功率P，且满足p=P=Fv，但速度不是最大。

t额t额1m

解决这一类问题关键是要理解额定功率、实际功率的关系，汽车在匀加速运动过程中，实际功率是变

化的，并不恒定。

汽车在匀加速直线运动阶段，汽车的瞬时速度v=v+at（v=0）；汽车做匀加速直线运动所能维持的时

t00

间t=v/a。

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