摘要单从牵引力、功率和速度三者形式化的关系式出发，是无法理解汽车上坡换挡改变的是发动机与车轮的转速比。从转速比出发，才能理解汽车上坡换挡的原理。
关键词上坡换挡转速比能量牵引力功率
(资料图)
但在物理学里你要理解词语同现实世界的联系。你最终必须把脑子里所想的东西转换为语言文字，转换为同现实世界的联系，以及你正在那里做实验时所用到的黄铜和玻璃等部件的联系。只有通过这种方式你才能发现你的结果是否正确。这是一个单凭数学完全无能为力去解决的问题。
——ＲＰ费曼
单看公式F=P/v，似乎只要车速足够小，汽车就可获得足够大的牵引力。实际情形显然不是这样的。下面分别从能量、牵引力和功率三个不同但有密切相关的角度，简要分析汽车上坡换挡的原理。
一、能量
从能量的角度看，汽车在匀速上坡过程中克服阻力做了多少功，就从发动机获得了多少机械能。
假定在车轮滚动一周的过程中，发动机刚好完成ｎ个工作循环，且汽车需克服阻力做的功为Ｗ。为简明起见，进一步假定发动机在每一个工作循环中向汽车提供的机械能为Ｅ。由发动机转速一定时，挡位越高，车速就越大，可推知挡位越高，发动机与车轮转速比越小，进而ｎ值也就越小。
因能量守恒，故若ｎＥ>Ｗ，汽车将加速上坡；若ｎＥ<Ｗ，汽车将减速上坡；若ｎＥ＝Ｗ，汽车将匀速上坡。
第一种情形，通过松松油门（减小Ｅ）或挂高速档（减小ｎ）或二者并用，可使大于号变为等于号。第二种情形，若通过加大油门或挂低速档或二者并用，可使ｎＥＷ，汽车就能顺利上长坡；否则，汽车很可能中途熄火。
因此，从能量的角度看，载重汽车上陡长坡，之所以必须在挂低速挡的同时加大油门，一方面是因为坡度越陡，汽车越重，汽车在车轮滚动一周的过程中需克服阻力做的功就越多；另一方面是因为挡位低油门大，ｎ大Ｅ也大，发动机在车轮滚动一周的过程中才能为汽车提供足够多的机械能。
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