2019_20学年高中物理第七章3.功率课件新人教版必修.pptx

3.功率,自我检测,自主梳理,一、功率 1.定义:功W跟完成这些功所用时间t的比值叫功率。即 。 2.单位:瓦特,简称瓦,符号是W。 3.标矢性:功率是标量。 4.物理意义:是表示做功快慢的物理量。 5.额定功率:发动机正常工作时输出的最大功率。 6.实际功率:发动机实际工作时的输出功率。 7.为了保证机械的安全,工作时尽量使P实P额。,自我检测,自主梳理,二、功率与速度 1.功率与速度关系式:P=Fv(F与v方向相同)。 2.推导:如图所示,物体在水平向右的力F作用下向右以速度v做匀速直线运动,力F的功率推导如下。,3.如果F与v夹角为,则P=Fvcos 。 4.应用:由功率速度关系式知,汽车、火车等交通工具和各种起重机械,当发动机的功率P一定时,牵引力F与速度v成反比,要增大牵引力,就要减小速度。,自我检测,自主梳理,自我检测,自主梳理,正误辨析 (1)功率大,做功一定多。( ) 解析:功率与做功多少没有必然联系,功率大,做功不一定多,但做功一定快。 答案: (2)由公式P=Fv可知,功率P一定与速率v成正比。( ) 解析:公式中的三个量,只有在其中一个量不变的情况下,才能判断其他两个量的关系。 答案:,自我检测,自主梳理,(3)发动机不能在实际功率等于额定功率情况下长时间工作。 ( ) 解析:发动机可以在实际功率小于或等于额定功率情况下长时间工作,为避免发动机受到损害,应避免它在实际功率大于额定功率状态下长时间工作。 答案: (4)汽车爬坡时,常常换用低速挡,以增大牵引力。( ) 解析:汽车在上坡时需要更大的牵引力,而发动机的额定功率是一定的,由P=Fv可知,换用低速挡的目的是减小速度,从而增大牵引力。 答案:,探究一,探究二,情景导引 建筑工地上有三台起重机将重物吊起,下表是它们的工作情况记录:,随堂检测,探究一,探究二,(1)三台起重机哪台做功最多? (2)哪台做功快?怎样比较它们做功的快慢呢? 要点提示(1)三台起重机分别做功3.2104 J、4.8104 J、3.2104 J,所以B做功最多。 (2)B做功快,A、C做功相同,A做功用的时间短,A做功较快;A、B做功时间相同,B做功多,B做功快;一般情况下,可以用功与所用时间的比值表示做功的快慢。,随堂检测,探究一,探究二,随堂检测,探究一,探究二,2.公式P=Fv中三个量的制约关系: 画龙点睛 P=Fv可以理解为“某力的功率等于力与在力方向上速度的乘积”,也可以理解为“某力的功率等于速度与在速度方向上此力的分力之积”。,随堂检测,探究一,探究二,典例剖析 例1如图所示,质量为m=2 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 37=0.6,cos 37=0.8,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。,随堂检测,探究一,探究二,解析:(1)木块所受的合外力 F合=mgsin -mgcos =mg(sin -cos )=210(0.6-0.50.8) N=4 N (3)木块在2 s末的速度v=at=22 m/s=4 m/s 2 s末重力的瞬时功率P=mgvcos(90-)=mgvsin =21040.6 W=48 W。 答案:(1)48 J (2)24 W (3)48 W,随堂检测,探究一,探究二,规律方法 求解功率时应该注意的问题 (1)首先要明确是求哪个力的功率,汽车的功率是指汽车牵引力的功率,起重机的功率是指起重机钢丝绳拉力的功率。 (2)若求平均功率,需明确是哪段时间内的平均功率,可由公式 (3)若求瞬时功率,需明确是哪一时刻或哪一位置,应用公式P=Fv,如果F、v不同向,则投影到相同方向再计算。,随堂检测,探究一,探究二,变式训练1一小球以初速度v0水平抛出,不计空气阻力,小球在空中运动的过程中重力做功的功率P随时间t变化的图象是( ) 解析:设经过时间t速度大小为v,其方向与竖直方向(或重力方向)成角,由功率公式P=Fvcos 知,此时重力的功率P=mgvcos =mgvy=mggt=mg2t,所以A正确。 答案:A,随堂检测,探究一,探究二,情景导引 汽车以不同的方式启动,一次保持发动机的功率不变,一次保持加速度不变,请思考: (1)发动机的功率不变时,汽车的加速度能否保持不变? (2)汽车的加速度不变时,发动机的功率能否保持不变? 要点提示(1)根据P=Fv,功率不变,速度增大时,牵引力必定减小,由牛顿第二定律可知,汽车的加速度减小。 (2)加速度不变,则牵引力不变,由P=Fv可知,随着速度的增大,发动机的功率不断增大。,机车启动的两种方式,随堂检测,探究一,探究二,知识归纳 1.机车以恒定功率启动 (1)运动过程分析: (2)运动过程的v-t关系图象如图所示:,随堂检测,探究一,探究二,(3)特点:当机车的牵引力与所受阻力的大小相等时,即F=Ff,a=0,机车达到最大速度,此时 ;在加速过程中,加速度是逐渐减小的,如果知道某时刻的速度,就可求得此时刻的加速度 。,随堂检测,探究一,探究二,2.机车以恒定加速度启动 (1)运动过程分析:,随堂检测,探究一,探究二,(2)运动过程的v-t关系图象如图所示: (3)特点:当实际功率小于额定功率时做匀加速直线运动;当达到额定功率后做加速度减小的变加速运动,当加速度为零时达到最大速度。,随堂检测,探究一,探究二,3.以恒定加速度启动时,匀加速结束时速度并不是最大。,随堂检测,探究一,探究二,典例剖析 例2在水平路面上运动的汽车的额定功率为100 kW,质量为10 t,设阻力恒定,且为车重的 。(g取10 m/s2)求: (1)汽车在运动过程中所能达到的最大速度。 (2)若汽车以0.5 m/s2的加速度从静止开始做匀加速直线运动,这一过程能维持多长时间? (3)若汽车以不变的额定功率从静止启动后,当汽车的加速度为2 m/s2时,速度多大?,随堂检测,探究一,探究二,答案:(1)10 m/s (2)13.3 s (3)3.3 m/s,随堂检测,探究一,探究二,变式训练2一辆质量为2.0103 kg的汽车以额定功率P0=6.0104 W在水平公路上行驶,汽车受到的阻力为一定值,在某时刻汽车的速度为v1=20 m/s,加速度为a1=0.50 m/s2,求:(g取10 m/s2) (1)汽车所能达到的最大速度vmax是多大? (2)若汽车从静止开始做匀加速直线运动(不是额定功率行驶),加速度大小为a2=1.0 m/s2,则这一过程能维持多长时间?,随堂检测,探究一,探究二,解析:(1)汽车以额定功率P0行驶,速度为v1时,有F1-F阻=ma1,P0=F1v1 将数据代入中,解得F阻=2.0103 N,vmax=30 m/s。 (2)汽车由静止启动后,随着速度的增大,牵引力的功率逐渐变大,当功率达到额定功率时,机车达到匀加速直线运动所能达到的最大速度v2,设此过程中机车的牵引力为F2,由牛顿第二定律得 F2-F阻=ma2,又P0=F2v2,v2=a2t 联立解得v2=15 m/s,t=15 s。 答案:(1)30 m/s (2)15 s,随堂检测,探究一,探究二,随堂检测,1.关于功率的概念,下列说法正确的是( ) A.力对物体做功越多,力的功率越大 B.由 可知,功率与时间成反比 C.由P=Fv可知,F为物体受到的合外力 D.某个力对物体做功越快,它的功率就一定大 解析:功率是描述做功快慢的物理量,做功越快,功率越大,力对物体做功多,功率不一定大,A选项错误,D选项正确;公式 是功率的定义式,不是决定式,功率与时间不成反比,B选项错误;物体受到的任何一个力都可以做功,都有对应的功率,公式P=Fv中,F不一定是合外力,C选项错误。 答案:D,2.一质量为m的木块静止在光滑的水平面上,从t=0开始,将一个大小为F的水平恒力作用在该木块上,在t=T时刻F的功率是( ) 答案:B,探究一,探究二,随堂检测,探究一,探究二,随堂检测,3.如图所示,一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( ) A.W1W2,P1=P2 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P=Fv知P1=P2;由于第二次所用的时间短,由W=Pt得W2W1。故选项D正确。 答案:D,1,2,3,4,5,4. “氢气型”电动汽车利用氢气和氧气直接反应生成水,对环境没有污染。其发动机的额定功率为24 kW,汽车连同驾乘人员总质量为m=2 t,在水平路面上行驶时受到的阻力是800 N,求: (