优化方案必修2第七章第三节功率课件

基础知识梳理核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 上 页 下 页 第 七 章 机 械 能 守 恒 定 律 第三节 功率 基础知识梳理核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 上 页 下 页 第 七 章 机 械 能 守 恒 定 律 课标定位课标定位 1.理解功率的概念，知道平均功率和瞬时 功率. 2.掌握平均功率和瞬时功率的计算方法. 3.知道机械的额定功率和实际功率的区别. 重点难点：1.平均功率和瞬时功率的计算 方法. 2.机车两种方式启动问题的求解. 易错问题：计算力与速度不同向的瞬时功 率时，错用公式P=Fv. 基础知识梳理核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 上 页 下 页 第 七 章 机 械 能 守 恒 定 律 基础知识梳理 一、功率 1.物理意义：功率是表示_的物理量. 2.定义：功W跟完成这些功所用时间t的比值. 3.定义式：_. 做功快慢 基础知识梳理核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 上 页 下 页 第 七 章 机 械 能 守 恒 定 律 4.单位：国际单位制中，功率的单位为_， 简称_，符号是_._ W=1 J/s，1 kW=_ W. 说明：功率有平均功率与瞬时功率之分，利用公 式P=W/t计算的是一段时间内的平均功率. 5.额定功率和实际功率 （1）额定功率：电动机、内燃机等动力机械在 _条件下可以长时间工作的_功率. 瓦特 瓦 W1 103 正常 最大 基础知识梳理核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 上 页 下 页 第 七 章 机 械 能 守 恒 定 律 （2）实际功率：电动机、内燃机等动力机械 工作时_的功率. 说明：实际输出功率一般情况下小于额定功 率，但在特殊情况下，如汽车越过障碍时， 可以使实际功率在短时间内大于额定功率. 二、功率与速度 1.当一个力与物体运动方向在同一条直线上 时，这个力对物体做功的功率等于_与物 体_的乘积. 实际消耗 力 运动速度 基础知识梳理核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 上 页 下 页 第 七 章 机 械 能 守 恒 定 律 2.关系式：P=_. (1)若v是物体的平均速度，则P=Fv对应时间t内 的_功率. （2）若v是瞬时速度，则P表示该时刻的_ 功率. 说明：物体做匀速直线运动时，作用在物体上 的恒力的瞬时功率与平均功率相等. Fv 平均 瞬时 基础知识梳理核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 上 页 下 页 第 七 章 机 械 能 守 恒 定 律 核心要点突破 一、对P=W/t与P=Fv的理解 1.P=W/t是功率的定义式，适用于任何情况下 功率的计算，既适用于人或机械做功功率的计 算，也适用于一般物体做功功率的计算，既适 用于合力或某个力做功功率的计算，也适用于 恒力或变力做功功率的计算，一般用于求解某 段时间内的平均功率. 基础知识梳理核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 上 页 下 页 第 七 章 机 械 能 守 恒 定 律 2.P=Fv，适用于F与v同向的情况，但如果二者 夹角为，则用P=Fvcos来计算功率. P=Fvcos，不仅适用于求平均功率，也适用于 求瞬时功率.若F为变力，v为某时刻的瞬时速度 ，则P为该时刻的瞬时功率；若F为恒力，v为 时间t内的平均速度，则P表示时间t内的平均功 率，必须注意F、v、P的同时性，在P一定 时，F与v成反比；在F一定时，P与v成正比. 基础知识梳理核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 上 页 下 页 第 七 章 机 械 能 守 恒 定 律 二、机车启动问题 1.对机车等交通工具启动类问题，应明确 P=Fv中，P为发动机的实际功率，机车正常 行驶中实际功率小于或等于额定功率；F为 发动机（机车）的牵引力；v为机车的瞬时速 度. 2.机车启动的两种方式： （1）以恒定功率启动 基础知识梳理核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 上 页 下 页 第 七 章 机 械 能 守 恒 定 律 所以机车达到最大速度时 基础知识梳理核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 上 页 下 页 第 七 章 机 械 能 守 恒 定 律 这一启动过程的v-t关系如图7-3-1所示，其 中vmax=P/Ff. 图7-3-1 基础知识梳理核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 上 页 下 页 第 七 章 机 械 能 守 恒 定 律 特别提醒 P=Fv中F为牵引力，速度达到最大时 vmax=P/Ff.该式提供了一种求vmax及Ff的方法. （2）以恒定加速度启动 基础知识梳理核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 上 页 下 页 第 七 章 机 械 能 守 恒 定 律 基础知识梳理核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 上 页 下 页 第 七 章 机 械 能 守 恒 定 律 这一运动过程的v-t关系如图7-3-2所示，其中 v0=P额/F，F=Ff+ma,vmax=P额/Ff. 图7-3-2 基础知识梳理核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 上 页 下 页 第 七 章 机 械 能 守 恒 定 律 （3）机车以恒定加速度启动时的分段处理 图7-3-2中，0t0段P均匀增加，（P=Fv,a不变 ，v均匀增加），可按匀加速直线运动处理. t0时刻P增至P额，v0=P额/Ft0t1段P=P额，功率 不变，Ff不变，但牵引力和a变小，此阶段牵引 力是变力，牵引力的功为W=P（t1-t0）. t1时刻后，P额=Ffvmax成立. 基础知识梳理核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 上 页 下 页 第 七 章 机 械 能 守 恒 定 律 特别提醒 1.机车以恒定加速度启动时，匀加速结束时的 速度，并未达到整个过程的最大速度vmax. 2.P=Fv中因为P为机车牵引力的功率，所以对 应的F是牵引力并非合力，这一点应引起注意. 3.只有当汽车匀速运动时，F=Ff. 基础知识梳理核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 上 页 下 页 第 七 章 机 械 能 守 恒 定 律 课堂互动讲练 类型一类型一 平均功率和瞬时功率的计算 质量为2 kg的物体，受到24 N竖直向上的拉 力，由静止开始运动，经过5 s，求5 s内拉力对物 体所做的功是多少？5 s内拉力的平均功率及5 s末 拉力的瞬时功率各是多少？（g取10 m/s2） 例例1 1 基础知识梳理核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 上 页 下 页 第 七 章 机 械 能 守 恒 定 律 【思路点拨】物体在恒力作用 下由静止开始运动，是一个匀 加速运动，可结合牛顿第二 定律和运动学公式求解平均功 率和瞬时功率. 【解析】对物体受力分析，如 图7-3-3所示由牛顿第二定律 得 图7-3-3 基础知识梳理核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 上 页 下 页 第 七 章 机 械 能 守 恒 定 律 5 s内物体的位移 x=1/2at2=1/2252 m=25 m, 其方向竖直向上. 5 s末物体的速度v=at=25 m/s=10 m/s, 其方向竖直向上. 故 5 s内拉力的功为W=Fx=2425 J=600 J, 5 s内拉力的平均功率为P=W/t=600/5W=120 W. 5 s末拉力的瞬时功率为P=Fv=2410 W=240 W. 基础知识梳理核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 上 页 下 页 第 七 章 机 械 能 守 恒 定 律 【答案】600 J 120 W 240 W 【点评】在求解功率时应注意： （1）首先一定要明确是求哪一个力的功率，还 是求合力的功率. （2）若求平均功率，还需明确是求哪段时间内 的平均功率，一般用公式P=W/t来计算. （3）若求瞬时功率，需明确是哪一时刻或哪一 位置，再确定该时刻或该位置的速度，应用公式 P=Fv，如果F、v不同向，则用P=Fvcos来计算. 基础知识梳理核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 上 页 下 页 第 七 章 机 械 能 守 恒 定 律 变式训练变式训练 1. 用轻绳悬挂一小球，将小 球拉至如图7-3-4所示的水平 位置，然后放手使小球从静 止开始向下摆动，在小球摆 向最低点过程中，重力对小 球做功的功率（ ） 图7-3-4 基础知识梳理核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 上 页 下 页 第 七 章 机 械 能 守 恒 定 律 A.保持不变 B.不断变大 C.不断变小 D.先变大，后变小 解析：选D.在最高点时，由于速度为零，重力 对小球做功的功率为P=Fv=0. 在最低点时，由于速度与重力方向垂直，重力 对小球做功的功率P=Fvcos90=0. 由此可见，选项D正确. 基础知识梳理核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 上 页 下 页 第 七 章 机 械 能 守 恒 定 律 类型二类型二 机车以恒定功率启动问题 例例2 2 （2010年郑州高一检测）质量为m=5103 kg的汽车在水平公路上行驶，阻力是车重的0.1 倍.让车保持额定功率为60 kW,从静止开始行驶 ，求（g取10 m/s2）： （1）汽车达到的最大速度vmax; （2）汽车车速v1=2 m/s时的加速度. 基础知识梳理核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 上 页 下 页 第 七 章 机 械 能 守 恒 定 律 【思路点拨】汽车的功率即为牵引力的功率，则 P=Fv，当F=F阻时，速度为vmax；当汽车以额定功 率启动时P=P0不变，可由 求解不同速度对应 的牵引力. 【解析】（1）由P=Fv=F阻vmax得： （2）由P=Fv得F=P/v,当v1=2 m/s时， 基础知识梳理核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 上 页 下 页 第 七 章 机 械 能 守 恒 定 律 由牛顿第二定律得F1-F阻=ma,所以 【答案】（1）12 m/s（2）5 m/s2 【点评】机车以额定功率启动时，其运动可分为两 个过程：第一个过程是加速度逐渐减小的变加速直 线运动，第二个过程就是匀速直线运动. 基础知识梳理核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 上 页 下 页 第 七 章 机 械 能 守 恒 定 律 变式训练变式训练 2.列车在恒定功率的机车牵引下，从车站出发沿 平直轨道行驶10 min，速度达到108 km/h的最大 速度，那么这段时间内列车行驶的距离（ ） A.等于18 km B.等于9 km C.一定小于9 km D.一定大于9 km，小于18 km 基础知识梳理核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 上 页 下 页 第 七 章 机 械 能 守 恒 定 律 解析：选D.如图所示列车以恒定功率做变 加速运动，其位移为曲线下方的面积. 基础知识梳理核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 上 页 下 页 第 七 章 机 械 能 守 恒 定 律 若是匀加速运动则x1=108/21/6 km=9 km，若 以vm匀速运动，则x2=1081/6 km=18 km，所以 ，以恒定功率行驶的距离x1xx2，即9 km x18 km，故选D. 基础知识梳理核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 上 页 下 页 第 七 章 机 械 能 守 恒 定 律 类型三类型三 机车以恒定加速度启动问题 （2010年太原质检）质量为m=4.0103 kg的汽车，发动机的额定功率为P=40 kW ，汽车从静止开始以a=0.5 m/s2的加速度行 驶，所受阻力F阻=2.0103 N，则汽车匀加 速行驶的最长时间为多少？汽车可能达到 的最大速度为多少？ 例例3 3 基础知识梳理核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 上 页 下 页 第 七 章 机 械 能 守 恒 定 律 【思路点拨】汽车从静止开始的加速运动可以分 为两个阶段. 第一阶段中，汽车从静止开始，以恒定加速度a作 匀加速直线运动.在这一个阶段中，汽车发动机的 牵引力为恒力，即F=ma+F阻，这里F阻为运动中 受到的大小恒定的阻力.由于发动机功率 P=Fv=(ma+F阻)v,汽车的速度从零逐渐增大，所以 发动机的功率是从零逐渐增大到额定功率. 基础知识梳理核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 上 页 下 页 第 七 章 机 械 能 守 恒 定 律 第二阶段中，由于发动机的功率已经达到最大值 ，随着运动速度不断增大，牵引力逐渐变小，汽 车的加速度也随之变小.这一阶段中汽车加速度逐 渐减小而速度仍不断增大.当发动机的牵引力等于 阻力时，汽车有最大速度. 基础知识梳理核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 上 页 下 页 第 七 章 机 械 能 守 恒 定 律 【解析】设汽车匀加速行驶时，汽车发动机牵引 力为F，则根据牛顿第二定律F-F阻=ma 得F=ma+F阻=4.01030.5 N+2.0103 N =4.0103 N， 设汽车匀加速运动过程的末速度为v, 由P=Fv得 根据运动学公式v=at,有 基础知识梳理核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 上 页 下 页 第 七 章 机 械 能 守 恒 定 律 当汽车加速度为零时，汽车有最大速度vmax, 此时，牵引力F=F阻， 则 【答案】20 s 20 m/s 【点评】把汽车在匀加速运动过程中的末速度 当成汽车运动过程中可能达到的最大速度 是解答本题时易犯的错误. 基础知识梳理核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练