2013-2014学年高中物理人教版必修二同步辅导与检测课件：7.3功率.ppt

金品质高追求 我们让你更放心 ！ 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 第三节 功 率 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 颠覆F1赛车速度历史 2006年7月22日本田车队巴纳维 亚555挑战计划项目小组在美国的速 度圣地犹他州巴纳维亚盐滩上冲破 400千米/小时速度大关在一标准 英里(约1 600米)内成功达到了平均速度400千米/小时的速度目 标：当地时间7点21分，挑战用车经过一次冲击即达到了 400.459千米/小时的最高速度为了达到更高的速度，往往要 采用更大功率的发动机 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 1理解功率的概念，能应用功率公式P 进行有关计算 2正确理解公式PFvcos 的意义，并能进行计算和解释 有关现象 3知道什么是瞬时功率和平均功率、实际功率和额定功 率，会在具体问题中计算瞬时功率和平均功率 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 课前预习 一、功率 1定义 一个力所做的功W跟完成这些功所用的时间t的_ 叫做功率，通常用P表示 2定义式 根据功率的定义，可知P_. 注意：公式P 是功率的定义式，适用于任何情况下功 率的计算 比值 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 3单位 在国际单位制中，功率的单位是_，简称_， 符号是_ 常用单位：1 kW_W. 4标矢性 功率是_，只有大小，没有方向，但有正负功率 的正负的意义与功的正负的意义相同 5物理意义 功率是表征物体做功_的物理量，它由物体做的功 与做这些功所用的时间共同决定，并不单纯由做功的多少决定 只有在做功时间相同的情况下，才能认为物体做的功越多， 功率越大 瓦特瓦 W 103 标量 快慢 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 二、平均功率和瞬时功率 1平均功率：表示在_内做功的平均快慢，用公 式表示成P 或P . 2瞬时功率：表示在某一_(或某一时刻)做功的快 慢，一般用P_来求 三、额定功率和实际功率 1额定功率是发动机_时的最大功率，通常都在 铭牌上标明额定功率是动力机器重要的性能指标，一个动力 机器的额定功率是一定的 2实际功率是发动机_时输出的功率机器工作 一段时间 位置 Fv 正常工作 实际工作 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 时都要受额定功率的限制，发动机实际工作时输出的功率( 即实际功率)，可以小于或等于额定功率，有时实际功率也会略 大于额定功率，但不允许长时间超过额定功率 四、功率与速度 由公式PFv知： 1P一定时，F与v成_ 2v一定时，P与F成_ 3_时，P与v成正比 反比 正比 F一定 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 怎样理解和计算功率？ 1P 是功率的定义式，物理学中有许多物理量是用“ 比值”来定义的，如前面学习的速度、加速度等若t较长，P为 平均功率只有在趋向于零时，P才视为瞬时功率，可见P只 能计算平均功率 2公式PFv是功率的另一种计算方法当V是平均速度 时，对应平均功率，当V是瞬时速度时对应瞬时功率 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 3平均功率和瞬时功率的计算 (1)平均功率的计算 由于平均功率描述了物体在一段时间内做功的快慢程度 ，它和一段时间(或一个过程)相对应，可直接用功率的定义式 进行计算， W/t. 当恒力做功时WFlcos ，则恒力对应的功率为PFv cos ，当v是运动物体在某一段时间内的平均速度时，P就是对 应该段时间内的平均功率，即PF cos . 应当注意的是，平均功率总是与某段时间(或某一过程)相 对应，所以对于平均功率一定要明确是哪段时间(或哪一过程) 内的 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) (2)瞬时功率的计算 由功率的定义式P ，某一时刻t的瞬时功率等于包含t 时刻在内的一段无限小的时间t内所做的功W与这段时间的比 ，即P ，但实际上这样计算是不方便的 通常情况下，计算瞬时功率可根据PFvcos 求出，其 中v是瞬时速度，为F与v之间的夹角，P、F、v、为瞬时对应 关系 名师提示：1.公式P 常用于求某个过程中的平均功率， 但如果所取时间t足够小，也可以表示瞬时功率，这与瞬时速度 的定义方式是一样的 2应用公式P 求功率时，一定要先判断所求的功率是 哪个力在哪段时间内的功率，因为不同力在不同时间内的功率 是不同的 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 尝试应用 1下列关于功率的说法中正确的是( ) A由P 知，力做的功越多，功率越大 B由PFv知，物体运动得越快，功率越大 C由WPt知，功率越大，力做的功越多 D由PFvcos 知，某一时刻，即使力和速率都很大， 但功率不一定大 答案：D 解析：在P 中，只有P、W、t中的两个量确定后，第三 个量才能确定，故选项A、C错误；在PFv中，P还与F有关， 选项B错误；在PFvcos 中，P还与有关，选项D正确 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 由功率与速度分析机车的启动问题 1PFv. (1)推导：功率的定义式为P ，又因为WFl，则P Fv，故功率的表达式：PFv. (2)对公式PFv的认识 由于WFl的表示形式适用于力(F)与位移(l)同方向的情 况，故PFv适用于力F和速度v同方向的情况 当力F和速度v不在同一直线上时，可以将力F分解为沿v 方向的分力F1和垂直于v方向的分力F2，F2不做功，其功率为0 ，分力F1的功率即为力F的功率；或者分解速度，力F乘以沿 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) F方向上的分速度即为力F的功率故其一般表达式为P Fvcos .其中是矢量F、v之间的夹角 (3)对公式中F、v、P的说明. 物理量应用说明 力(F) 力F是研究对象所受的外力，F是恒力，F可以 是某一个力，也可以是几个力的合力 速度(v) 通常情况下，速度v是一瞬时值，但物体的速 度可能是恒定的，也可能是变化的 夹角() 角是F、v两个矢量正方向间的夹角，式中cos 的作用是将F、v统一到一条直线上 功率(P) 所有功率都是对力而言的，因此，要注意弄清 所求的是某一个力的功率还是合力的功率 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 2.机车启动的两种方式. 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 流程图 速度 图象 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 名师提示：分析机车启动全过程必须抓住以下几点 (1)正确分析其物理过程 (2)抓住基本公式：功率公式PFv，P是机车的功率，F是 机车的牵引力，v是机车的速度；当机车匀速运动时FFf，当 机车变速运动时，由牛顿第二定律，得FFfma. (3)正确分析公式中各个物理量在各个过程中的变化情况 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 尝试应用 2汽车上坡的时候，司机必须换挡，其目的是( ) A减小速度，得到较小的牵引力 B增大速度，得到较小的牵引力 C减小速度，得到较大的牵引力 D增大速度，得到较大的牵引力 解析：汽车上坡，阻力增大，为了得到较大的牵引力，必 须换挡减速 答案：C 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 如图所示，质量为m2 kg的木块在 倾角37的斜面上由静止开始下滑，木块与 斜面间的动摩擦因数为0.5，已知sin 370.6， cos 370.8，g取10 m/s2，求： (1)前2 s内重力做的功； (2)前2 s内重力的平均功率； (3)2 s末重力的瞬时功率 平均功率与瞬时功率的计算 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 答案：(1)48 J (2)24 W (3)48 W 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 1.质量为m的物体静止在光滑水平面上，从 t0时刻开始受到水平力的作用力的大小F与 时间t的关系如图所示，力的方向保持不变，则( ) 变式应用 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 答案：BD 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 机车启动问题 一汽车额定功率为100 kW，质量为1.0104 kg，设阻 力恒为车重的0.1倍，取g10 m/s2. (1)若汽车保持恒定功率运动，求运动的最大速度； (2)若汽车以0.5 m/s2的加速度匀加速运动，求其匀加速运 动的最长时间 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 答案：(1)10 m/s (2)13.4s 名师归纳：对机车等交通工具类问题，应明确PFv中， P为发动机的实际功率由于这类问题是一个动态变化过程， 各个物理量相互关联，分析时，抓住不变量，利用PFv和 F合ma进行逐步分析 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 变式应用 2与普通自行车相比，电动自行车更省力下表为某一 品牌电动自行车的部分技术参数. 在额定输出功率不变的情况下，质量为60 kg的人骑着此电 动自行车沿平直公路行驶，所受阻力恒为车和人总重的0.04倍 ，则当此电动自行车达到最大速度时，牵引力为_ N；当 车速为2 m/s时，其加速度为_ m/s2.(g取10 m/s2) 规格后轮驱动 直流永磁铁电 机 车型6FM14额定输出功率200 W 整车质 量 40 kg额定电压48 V 最大载重120 kg额定电流4.5 A 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 答案：40 0.6 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 基础练 1关于功率概念，下列说法中正确的是( ) A力对物体做的功越多，力做功的功率越大 B功率是描述物体做功快慢的物理量 C从公式PFv可以知道汽车的发动机功率一定时，牵引 力与运动速度成反比 D当轮船航行时，如果牵引力与阻力相等时合外力为零 ，此时发动机的实际功率为零 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 解析：功率描述的是力做功的快慢，故选项A错误， 选项B正确；汽车的功率指的是牵引力做功的功率，选项 C正确，选项D错误 答案：BC 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 2物体A、B质量相同， A放在光滑的水平面上，B放 在粗糙的水平面上在相同力F作用下，由静止开始都通过了 相同的位移s，如图所示，那么( ) A力F对A做功较多，做功的平均功率也较大 B力F对B做功较多，做功的平均功率也较大 C力F对A、B做的功和做功的平均功率都相同 D力F对A、B做功相等，但对A做功的平均功率较大 答案：D 解析：由功的公式W=FS知力F对A、B做功相等.而A 物体加速度大，所以时间少，故对A做功快. 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 3某同学进行体能训练，用了100 s的时间跑上20 m高的 高楼，试估测他登楼的平均功率最接近的数值是( ) A10 W B100 W C1 kW D10 kW 答案：B 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 4假设汽车以额定功率在水平路面上行驶，所受阻力大 小不变，则它不可能做( ) A匀加速直线运动 B匀减速直线运动 C匀速直线运动 D变加速直线运动 解析：汽车以额定功率行驶，P不变，若汽车做匀加速直 线运动，则FFfma不变，但v变大，则要求PFv变大，这 与P不变矛盾，故A不可能同理B也不可能；只要FFf，则 汽车即可做匀速直线运动且P不变，C可能；由PFv知，汽车 以额定功率启动时，随着v的变大，F变小，加速度变小，汽车 做变加速直线运动，D可能 答案：AB 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 5如图所示，一架自动扶梯 以恒定的速度v1运送乘客上同一层 楼，某乘客第一次站在扶梯上不 动，第二次以相对扶梯v2的速度匀 速往上走两次扶梯运送乘客所 做的功分别为W1、W2，牵引力的功率分别为P1、P2，则( ) AW1W2，P1P2 解析：扶梯两次运送乘客的速度均为v1，扶梯所施加的力 不变，由PFv知P1P2；由于第二次所用的时间短，由WPt 得W2W1.故选项D正确 答案：D 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 6.在平直公路上以一定速率(约为5 m/s) 行驶的自行车所受阻力为车和人总重量的 0.02倍，则骑车人的功率最接近于(车和人的 总质量约为100 kg)( ) A0.1 kW B1103 kW C1 kW D10 kW 解析：这是一道估算题，车速v5 m/s，骑车时的牵引力 FFf0.0210010 N20 N，所以功率PFv205 W100 W，即0.1 kW，故A正确 答案：A 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 提高练 7.质量为m的汽车由静止开始以加速度a做匀加速运动，经 过时间t，汽车达到额定功率，则下列说法正确的是（ ） A .at即为汽车额定功率下的速度最大值 B .at还不是汽车额定功率下速度最大值 C .汽车的额定功率是 D .题中所给条件求不出汽车的额定功率 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 解析：汽车额定功率下的最大速度是a=0时， ，故A项错误，B项正确.汽车的功率是牵引力的功率，不是合 力的功率，故C项错误.由F- =ma