高中物理 7.3功率导学案 新人教版必修2.doc

第七章 机械能守恒定律第3节 功率【学习目标】1、知道功率的物理意义、定义式、单位。2、理解功率的公式p=wt，并能运用其进行有关的计算。3、正确理解公式p=fv的意义，知道什么是瞬时功率，什么是平均功率，并能用来解释现象和进行计算。4、 能用公式p=fv讨论汽车等交通工具的启动问题。5、学会求解各种不同情况下的功率问题，会讨论机车启动过程到匀速运动过程中各运动量的关系。【重点、难点】重点1、 理解功率的概念，知道功率的种类及其计算。难点1、功率的表达式p=fv的物理意义和讨论，瞬时功率和平均功率的计算。2、汽车匀速运动时及启动过程中功率的变化分析。预习案【自主学习】1、 功率的定义式、单位、物理意义是什么？2、 瞬时功率与平均功率的表达式？区别？3、 发动机的额定功率和实际功率？4、 发动机功率p=fv中f的含义？5、 汽车以额定功率p在水平公路上启动，问：汽车在加速过程中，牵引力f如何变化？汽车运动的加速度如何变化？汽车做什么运动？若汽车与路面的动摩擦因数为，汽车运动的最大速度多大？以后汽车做什么运动？6、 汽车以恒定牵引力（加速度）启动，问：汽车做匀加速运动时，功率如何变化？汽车做匀加速运动时的最长时间多大？匀加速运动过程中的最大速度为多大？这个速度是不是整个运动过程中的最大速度？7、画出两种启动方式的v-t图像？【学始于疑】两种启动方式运动过程的分析探究案【合作探究一】功率p问题1：如何比较两个物体做功的快慢？你还有其他的方法吗？ 问题2：试写出功率的定义式，单位。归纳总结：功率是描述力对物体做功快慢的物理量，定义式为p=w/t，单位：瓦特（w）【合作探究二】功率的力和速度表达式问题1：表达式推导：p=w/t=fscos/t=fvcos问题2：式中f是对物体做功的力，v是物体的运动速度，是f和速度v之间的夹角。问题3：在f和v同向时=0，表达式为：p=fv归纳总结：p=fvcos【合作探究三】力的平均功率和瞬时功率问题1：平均功率描述力在一段时间内做功的快慢。计算公式：p=w/t平均功率对应于一段时间或一个过程，并且同一物体在不同时间段内的平均功率一般不相同，因此说平均功率时一定要说明是哪一段时间内的平均功率。问题2：瞬时功率力在某一时刻的功率，对应于物体运动的某一时刻或某一位置。计算公式：p=fvcos归纳总结: p=w/t为功率的定义式，也是求平均功率的方法。p=fvcos，若v为瞬时速度，则p为瞬时功率，若v为平均速度，则p为平均功率。【合作探究四】额定功率和实际功率问题1：额定功率：指动力机器长时间正常工作时的最大输出功率，也就是机器铭牌上的标称值。额定功率是动力机器的重要性能指标，一个动力机器的额定功率是一定的。问题2：实际功率：指机器工作时实际输出的功率。动力机器不一定在额定功率下工作，机器长期正常工作时的实际功率总是小于或等于额定功率。实际功率不应大于额定功率。实际功率长时间大于额定功率时会缩短机器使用寿命甚至会损坏机器(短时间内实际功率略大于额定功率是可以的)。归纳总结:额定功率、实际功率【合作探究五】机车起动的两种理想模式问题1：以恒定的功率p起动(从静止开始运动)和行驶。问题2：机车以恒定加速度起动直到以额定功率p额行驶。问题3：试分别画出它们的v-t图像。 图（1）归纳总结：功率恒定v变大f变小a变小a=0，此时f=f，v达到最大值vm=p/f如图（1）所示。加速度恒定v变大p变大达到p额，此时，ff，继续加速v变大f变小a变小a=0，此时f=f，v达到最大值vm=p额/f。如图（2）所示。【课堂小结/本节知识网络】 图（2）功率是描述力对物体做功快慢的物理量，定义式为p=w/t,单位：瓦特（w）p=w/t=fscos/t=fvcos式中f是对物体做功的力，v是物体的运动速度，是f和速度v之间的夹角。在f和v同向时=0，表达式为：p=fvp=w/t为功率的定义式，也是求平均功率的方法。p=fvcos，若v为瞬时速度，则p为瞬时功率，若v为平均速度，则p为平均功率。额定功率：指动力机器长时间正常工作时的最大输出功率，也就是机器铭牌上的标称值。额定功率是动力机器的重要性能指标，一个动力机器的额定功率是一定的。实际功率：指机器工作时实际输出的功率。以恒定的功率p起动(从静止开始运动)和行驶：功率恒定v变大f变小a变小a=0，此时f=f，v达到最大值vm=p/f如图（1）所示。 图（1）机车以恒定加速度起动直到以额定功率p额行驶：加速度恒定v变大p变大达到p额，此时，ff，继续加速v变大f变小a变小a=0，此时f=f，v达到最大值vm=p额/f。如图（2）所示。 图（2）【思考】平均功率与瞬时功率要在练习中加强理解。汽车启动问题应再加强训练。【当堂检测】1、质量为m的物体沿倾角为的斜面滑至底端时的速度大小为v，此时重力的瞬时功率为( )amgv bmgvsin cmgvcos d02、设河水的阻力与船的速度成正比，当船的速度加倍时，轮船发动机的功率是原来的( )。a2倍 b4倍 c倍 d2倍3、某汽车的额定功率为p，在很长的水平直路上从静止开始行驶，则下列说法正确的是( )a汽车在很长时间内都可以维持足够大的加速度而作匀加速直线运动。b汽车可以保持一段时间内做匀加速直线运动。c任何一段时间内汽车都不可能做匀加速运动。d若汽车开始做匀加速运动，则汽车刚达到额定功率p时，速度亦达到最大值。4、关于功率的以下说法中正确的是（ ）a根据p=w/t可知，机械做功越多，其功率越大。b根据p=fv可知，汽车的牵引力一定与速率成反比。c根据p=w/t可知，只要知道ts内机械所做的功，就可以求得这段时间内任一时刻的功率。d由p=fv可知，当发动机功率一定时，交通工具的牵引力与运动速率成反比。5、一辆汽车以速率v1沿一略倾斜的坡路向上匀速行驶，若保持发动机功率不变，沿此坡路向下行驶的速率为v2，若汽车以同样的功率在水平路面匀速行驶时，假设汽车所受的摩擦阻力不变，其车速是( )。a b (vl+v2)2 c2v1v2(vl+v2) dv1v2(vl+v2)6、一架自动扶梯以恒定的速率vl运送乘客上同一层楼，某乘客第一次站在扶梯不动，第二次相对于扶梯的速率v2匀速上走，两次扶梯运客所做的功分别是w1和w2；牵引力功率分别是p1和p2，则（ ）aw1w2，p1p2 bw1w2，p1p2 cw1w2，p1p2 dw1w2，p1p2【课后巩固】1、在同一高度，把三个质量相同的球a，b，c分别以相等的速率竖直上抛，竖直下抛和平抛，它们都落到同一水平地面上，则三个球在运动过程中，重力对它们做的功分别为wa，wb，wc，重力的平均功率分别为pa，pb，pc，则它们的大小关系为（ ）a、 wawb=wc，papb=pc b、wa=wb=wc，pa=pb=pcc、wa=wb=wc，pbpcpa d、wawbwc，papbpc2、物体在水平恒力f作用下，由静止起沿水平面由a点运动了sm到达b点，则当（ ）a水平面光滑时，力f对物体做功的平均功率较大。b水平面不光滑时，力f对物体做功的平均功率较大。c水平面光滑时，力f在b点的即时功率较大。d水平面不光滑时，力f在b点的即时功率较大。3、一个质量为m的物体，在几个与水平面平行的力作用下处于静止状态，某时刻将其中一个力f增大到4f而其他力不变，经过t秒时，该力的瞬时功率是( )a12 f2tm b9f2tm c6f2tm d4 f2tm4、货轮拖曳驳船所需的力与其速率成正比，当拖曳速率为lokmh，所需功率为20kw，则速度减为5kmh时所需功率为（ ）a5kw blokw c20kw d40kw5、质量为m=2000kg的汽车，发动机功率p=30kw，在水平路面上能以v=15ms的最大速率匀速前进。若保持功率不变，当速率减至v=10ms时汽车的加速度大小为多少?6、汽车质量为5t，额定功率为30kw。(1)若汽车在水平路上行驶时所受阻力为2000n，则最大车速为多少?(2)如阻力不变，汽车在水平路上用loms的速度行驶，实际功率多大?【答案】自主学习：1、功率的定义式p=w/t，单位：瓦特w,物理意义:功率是描述力对物体做功快慢的物理量。2、瞬时功率p=fv，平均功率p=w/t，区别瞬时功率是指物体在某一时刻的功率,平均功率指物体在某一段时间内的功率平均值. 功率为物体做功快慢的物理量,物体某一时段内做的功与时间的比值就是这段时间的平均功率,某这个时间非常非常小,就可以看作是瞬时功率了,实际上,瞬时功率有一个公式,例如力作功使物体运动，则瞬时功率为p=fv，即某一时刻力和速度的乘积就是此时刻的瞬时功率。平均功率一般就可以用p=w/t求得。3、额定功率：指动力机器长时间正常工作时的最大输出功率，也就是机器铭牌上的标称值。额定功率是动力机器的重要性能指标，一个动力机器的额定功率是一定的。实际功率：指机器工作时实际输出的功率。4、发动机功率p=fv中f为牵引力5、汽车以额定功率p在水平公路上启动，问：汽车在加速过程中，牵引力f变小。汽车运动的加速度变小。汽车做加速度减小的加速运动。若汽车与路面的动摩擦因数为，汽车运动的最大速度为v=p/mg以后汽车做匀速直线运动运动。6、汽车以恒定牵引力（加速度）启动，问：汽车做匀加速运动时，功率变大。汽车做匀加速运动时的最长时间p额/fa匀加速运动过程中的最大速度为p额/f。这个速度不是整个运动过程中的最大速度。7、画出两种启