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1、3.2 研究功与功率 教学建议 1.注意分析清楚 P=Fv 的物理意义,有的学生不了解一个动力机器有一定功率 的限制,学生从直觉出发误认为机器大就是力大、速度快,他们认为力大是根本。在 教学中要向学生强调说明一个动力机器都有它的额定功率(铭牌上标明),机器工作 时受额定功率的限制,这是基本的,而力和速度可以变化。只有在这样的基础上才能 让学生正确理解 P=Fv 的意义。 在实际中,一种重要的情况是发动机在额定功率下运行,要向学生分析说明,在 这种条件下 v 小 F 大、v 大 F 小的道理,并指出这里的 F 是牵引力。 同时还可说明在不超过额定功率时,发动机的功率可大可小,由具体条件决定。 在
2、这种情况下,如 F 一定,则 v 大 P 就大、v 小 P 就小;如 v 一定,则 F 大 P 就大、F 小 P 就小,这些都需要举例说明。 2.功率的实际应用很多,我们要注意密切联系实际。教材中有关“发动机的额定 功率与车的最大速度”的专题,是选学内容,但这个问题物理过程的分析涉及运动学 、 动力学和功率的内容,有一定难度,我们要根据学生具体情况多作一些启发,要帮助 学生理清思路: P(=Fv)一定v 小F 大 让学生体会到这一过程进行到某一时刻 F=f、v=vmax时为止。F=f、v=vmax的 导出是解题的关键。 如果学生基础较差,对这个问题物理过程的分析也可适当降低要求。若学生基 础较
3、好,可安排学生自己阅读,然后进行讨论。 参考资料 涡轮喷气发动机 涡轮喷气发动机是一种涡轮发动机。特点是完全依赖燃气流产生推力,通常用 作高速飞机的动力。涡喷发动机分为离心式与轴流式两种,相比起离心式涡喷发动 机,轴流式具有横截面小、压缩比高的优点,当今的涡喷发动机均为轴流式。 涡轮喷气发动机应用喷气推进避免了火箭和冲压喷气发动机固有的弱点。因 为采用了涡轮驱动的压气机,因此在低速时发动机也有足够的压力来产生强大的推 力。涡轮喷气发动机按照“工作循环”工作。它从大气中吸进空气,经压缩和加热这 一过程之后,得到能量和动量的空气以高达 610m/s 的速度从推进喷管中排出。 在高 速气流喷出发动机
4、时,带动压气机和涡轮继续旋转,维持“工作循环”。涡轮发动机的 机械布局比较简单,因为它只包含两个主要旋转部分,即压气机和涡轮,还有一个或 者若干个燃烧室。然而,并非这种发动机的所有方面都具有这种简单性,因为热力和 气动力问题是比较复杂的。 飞机速度低于大约 724km/h 时,纯喷气发动机的效率低于螺旋桨型发动机的效 率,因为它的推进效率在很大程度上取决于它的飞行速度;因而,纯涡轮喷气发动机 最适合较高的飞行速度。然而,由于螺旋桨的高叶尖速度造成的气流扰动,在速度大 于 563km/h 时使螺旋桨效率迅速降低。这些特性使得一些中等速度飞行的飞机不 用纯涡轮喷气装置而采用螺旋桨和燃气涡轮发动机的组合涡轮螺旋桨式发动 机。