汽车里的物理问题

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1、汽车里的物理问题陶成龙（绍兴市高级中学浙江绍兴312000）汽车作为一种现代交通工具，正在逐步进入平常百姓的消费视线。以汽车为知识载体的命题，也愈来愈频繁地显现在卷面上，今后也必将是高考能力考查的热点。本文将探讨有关的物理问题。1.汽车的摩擦力问题汽车行驶中的要紧阻力来源于地面对车轮的摩擦力（空气对车身的摩擦力相对较小）。那么汽车靠什么力行驶呢？专门多同学可能会回答，是因为发动机能够产生驱动力，如此只答对了一半。事实上，在研究汽车行驶的时候，应将汽车看成一个整体（但不能看成一质点），因此发动机的驱动力只是一个内力，明显内力不能使整个物体朝某一方向运动。假设当发动机工作时，其驱

2、动力只是驱动后轮转动（设后轮是主动轮），现在后轮胎边缘相对路面有向后的运动趋势（如图1）,因此后轮就获得了地而对它的向I二前的摩擦力，正是那个向前的摩擦力克服了汽车行驶时的阻力从而使汽车'/&—八向前行般。前轮是从动轮，在汽车向前运动时其相对路面有向前的运动，摩擦动力’因此前轮受到地面对它的摩擦力是向后的。另外当发动机关闭后，前后轮图1所受的摩擦力都向后，差不多上运动的阻力。2.汽车的起动问题汽车由静止开始起动的实际过程较为复杂，在高中时期我们能够把它简化成以下两种方式：一种是以恒定功率起动：另一种是以匀加速起动。当汽车以恒定功率Pc起动时，由R=F口知，V增大，F减小：由。

3、=2」知a减小,m,此后汽车做匀速汽车做变加速直线运动。当a=0,即F=f时，汽车达到最大速度%直线运动。当汽车匀加速起动时，加速度。=二二2恒定，但V逐步增大，由P=FV可知P增大,m汽车做匀加速直线。当P=Pe时，匀加速运动终止，由R=Fv知V增大,F减小：由a=d二4/m知a减小,汽车做加速度逐步减小的直线运动。当a=O,即F=f时,汽车达到最大速度%此后汽车做匀速直线运动。［例1］汽车发动机的额定功率为60kW,汽车质量为53汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.1倍，求：1）汽车以额定功率从静止起动后能达到的最大速度是多少？2）汽车从静止开始，保持以O.5m/s2

4、的加速度做匀加速运动这一过程能坚持多长时刻?解析1）汽车以额定功率起动，先做加速度减小速度增加的变加速运动，当a=0时做匀速直线运动，现在速度最大Vm，则有F=f=kingPe=Fvin因此匕“=-^―=12/72/Skmg2）汽车以恒定加速度起动，加速度a=L,，功率随速度增大而增大，V在达最m大值之前，经历了2个过程：先是匀加速，然后是变加速运动。当功率达到额定功率时，Pc=FV］，设保持匀加速运动的时刻为3匀加速能达到最大的速度为V”依照牛顿第二定律和运动规律得F-king=nuiV）=atP=Pe=Fv}代入数据解得/=16s对汽车的起动问题，第一要搞清晰是以什么方式

5、起动，然后分析运动过程中各物理量的变化情形，最后依照试题的具体情形进行求解。1.汽车的车距问题行驶的汽车间要保持一定车距，目的是为了防止追尾相拉，因为即使驾装员紧急刹车,汽车还将连续滑行一段距离。假设紧急刹车时的制动力恒定，则汽车在刹车后将做匀减速直线运动，可见车距的大小与正常行驶速度有关。［例2］（1999年全国高考物理试题）为了安全，在公路上行驶的汽车之间应保持必要的距离，已知某高速公路的最高限速为120km/h0假设前方车辆突然停止，后车司机从发觉这一情形，经操纵刹车，到汽车开始减速所经历的时刻（即反应时刻）t=0.50s,刹车时汽车受到阻力的大小f为车重的0.40倍，

6、该高速公路上汽车间的距离至少变为多少？（取重加速度为lOm/s?）解析在反应时刻内，汽车做匀速运动，运动的距离为=vt设刹车时汽车的加速度的大小a,汽车的质量为m,则/=ma。自刹车到停下汽车运动的距离为S,=）■2a汽车的间距至少应为5,+52=S联立解得5=1.6xl02/n2.汽车的转弯问题汽车转弯时，常需减速行驶，否则有冲出路面的危险。若将汽车转弯过程视为其做圆周运动过程，转弯速度越大，其需向心力越大，也就越容易向外滑出路面。［例3］汽车沿半径为R的圆跑道行驶，设跑道路面是水平的，路而作用在车轮上的摩擦力最大值是车重的1/10,要使汽车不致冲出跑道，汽车行驶的最大速度

7、不得超出多少？解析假设汽车以最大速度做匀速圆周运动，则需有指向圆心的向心力作用，那个向心力由车轮受到的静摩擦力来提供。汽车拐弯时，弯道的半径一定，速度越大，需要的向心力也越大。由于静摩擦力的数值在零到最大静摩擦力范畴内变化，因而速度在一个相应的范畴内变化仍可保证汽车沿弯道行驶，假如速度专门大，需要的向心力大于最大静摩擦力，汽车就会冲出弯道的外沿。V-1汽车转弯所需的向心力尸=/〃无，汽车受到静摩擦力/4份"吆，由于摩擦力提供汽车做圆周运动的向心力，依照牛顿第二定律有解得v<3.汽车的刹车问题我们有时会看