人教版高中物理必修二课件：第七章 第三节《功率》(共33张ppt)

第七章 第三节 功率 起重机编号 被吊物体 重力 运动情况 所用 时间 拉力做功 A 2 103N 4m/s 匀速上升 4s 3.2 104J B 4 103N 3m/s 匀速上升 4s 4.8 104J C 1.6 104N 2m/s 匀速上升 1s 3.2 104J 起重机编号 被吊物体 重力 运动情况 所用 时间 拉力做功 A 2 103N 4m/s 匀速上升 4s 3.2 104J B 4 103N 3m/s 匀速上升 4s 4.8 104J C 1.6 104N 2m/s 匀速上升 1s 3.2 104J 力对物体做功快慢的比较 1. 定义： 单位时间内完成的功叫功率 一、功率是表示力对物体做功的快慢的物理量 2. 功率的表达式 : 1. 定义： 单位时间内完成的功叫功率 一、功率是表示力对物体做功的快慢的物理量 tWP 时间功功率 2. 功率的表达式 : 3. 功率的单位： 瓦特 简称： （ W） 常用单位：千瓦（ kW）、兆瓦（ MW） 换算： 1kw 1000W 1MW 106W 1. 定义： 单位时间内完成的功叫功率 一、功率是表示力对物体做功的快慢的物理量 tWP 时间功功率 2. 功率的表达式 : 3. 功率的单位： 瓦特 简称： （ W） 常用单位：千瓦（ kW）、兆瓦（ MW） 换算： 1kw 1000W 1MW 106W 1. 定义： 单位时间内完成的功叫功率 一、功率是表示力对物体做功的快慢的物理量 tWP 时间功功率 4. 功率是标量 1. 推导过程： 二、功率与力、速度的关系 W=Fl 1. 推导过程： 二、功率与力、速度的关系 FvtFltWP tlv W=Fl 力（ F）单位 ： 牛顿（ N） 速度（ v）单位： 米 / 秒（ m/s） 功率（ P）单位： 瓦（ W） 1. 推导过程： 二、功率与力、速度的关系 2. 单位说明： FvtFltWP tlv 三、平均功率与瞬时功率 三、平均功率与瞬时功率 1. P=W/t， P指平均功率 为平均速度vFvP ,2. 瞬时功率： 某一时刻的功率 定义式： P=W/t， t0 为瞬时速度vFvP , 【 例 1】 质量 m=3kg的物体，在水 平力 F=6N的作用下，在光滑水平面上 从静止开始运动，运动时间 t=3s，求： 力 F在 3s内对物体所做功的功率和 3s末 的功率。 四、额定功率与实际功率 1. 额定功率： 指机器正常工作时的最大输 出功率，也就是机器铭牌上 的标称值。 四、额定功率与实际功率 1. 额定功率： 指机器正常工作时的最大输 出功率，也就是机器铭牌上 的标称值。 2. 实际功率： 指机器工作中实际输出的功 率。 四、额定功率与实际功率 1. 额定功率： 指机器正常工作时的最大输 出功率，也就是机器铭牌上 的标称值。 2. 实际功率： 指机器工作中实际输出的功 率。 机器不一定都在额定功率下工作。实际 功率总是小于或等于额定功率。实际功率如 果大于额定功率容易将机器损坏。 (1)对机车来说，公式中的 F是牵引力 还是合力？ (2)汽车在上坡时为什么要换挡减速？ (3)汽车等交通工具在功率恒定下启动 和行驶过程中，其牵引力和行驶速度是怎 样变化的？ 问题思考 1. 汽车发动机的功率是 指 牵引力 的功率而不是指合外力或阻力的功率。 2. 发动机的额定功率指的是正常工作 时的功率（最大输出功率），实际输出功 率可在零和额定值之间取值。 P F v 牵引力的功率 发动机的牵引力 瞬时速度 注意： 讨论：功率与速度 （以汽车为例） 1. 若 P一定，则 F与 v成反比。 2. 若 v一定，则 P与 F成正比。 3. 若 F一定，则 P与 v成正比。 讨论：功率与速度 （以汽车为例） 1. 若 P一定，则 F与 v成反比。 为增大 F，要减小 v 2. 若 v一定，则 P与 F成正比。 为增大 F，要增大 P 3. 若 F一定，则 P与 v成正比。 为增大 v，要增大 P 关于汽车的启动问题 F牵 F阻 mgFN 能力提升机动车两种启动方式 对机动车等交通工具，在启动的时候， 理 论 上 通常有两种启动方式，即以恒定功率启动和以恒定加速度启动现比较如下： 两种方式 以恒定功率启动 以恒定加速度启动 P t图 和 v t图 O 3机车启动过程的分析步骤 (1)分析物理过程，明确是哪种启动方式 (2)抓住两个基本公式： 功率公式 P F v ； 牛顿第二定律，即 F F阻 ma. 4机车启动过程中几个物理量的求法 ( 1) 机车的最大速度 v m 的求法：达到最大速度时 ， a 0 ，即牵引力 F 等于阻力 F 阻 ， 故 v m PFPF 阻. ( 2) 匀加速启动最长时间的求法：牵引力 F ma F 阻 ， 匀加速的最后速度 v m P 额ma F 阻， 时间 t v m a. ( 3) 瞬时加速度的 求法：据 F Pv求出对应瞬时速度 v 的牵引力 ， 则加速度 a F F 阻m. 【 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 0.1倍，求： (g取 10 m/s2) (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？ 答案 (1)10 m/s (2)13.3 s (3)3.3 m/s 解析 ( 1) 当汽车速度最大时 ， a 1 0 ， F 1 F f， P P 额 ，故 v m a x P 额F f 100 10 30.1 10 10 3 10m /s 10 m /s ( 2) 汽车从静止开始做匀加速直线运动的过程中 ， a2不变， v变大 ， P 也变大 ， 当 P P 额 时 ， 此过程结束 F2 Ff ma2 ( 0.1 104 10 104 0.5 ) N 1.5 104N v2P 额F21051.5 104m /s 203m /s ， 则 t v2a22030.5s 13 3 s ( 3) F3 Ff ma3 ( 0.1 104 10 104 2 ) N 3 104N v3P 额F31053 104m /s 3.3 m /s 针对训练 2 一辆质量为 2.0 103 kg的汽车以额定功率 P06.0 104 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 v 1 20 m/s，加速度为 a10.50 m/s2，求 (g取 10 m/s2)： (1)汽车所能达到的最大速度 v m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？ 答案 (1)30 m/s (2)15 s 解析 (1)汽车以额定功率 P0行驶，速度为 v 1时，有 F1 F阻 ma1 P0 F1 v 1 将数据代入 ，中，解得 F阻 2.0 103 N， v m 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 联立 解得 F 阻 P 0v 1 ma 1 当牵引力减小到与阻力平衡时 ， 速度达到最大值 ， 有 v m P 0F 阻 能达到的最大速度 v 2，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 F2 v 2 v 2 a2t 联立解得 v 2 15 m/s， t 15 s. 特别提醒 图表中的 v1为机车以恒定加速 度启动时，匀加速运动的末速度，而 vm为机车以额定功率运动时所能达到的最大速度 【高考佐证 4 】 设匀速行驶的汽车，发动机功率保持不变，则 ( ) A 路面越粗糙，汽车行驶得越慢 B 路面越粗糙，汽车行驶得越快 C 在