高中物理 第3章 动能的变化与机械功 3.2.2 研究功与功率（二）课件 沪科版必修2.ppt

第3章 3 2 2研究功与功率 二 学习目标1 理解功率的概念 能运用功率的定义式p 进行有关的计算 2 理解额定功率和实际功率 了解平均功率和瞬时功率的含义 3 根据功率的定义导出p fv 会分析p f v三者的关系 内容索引 自主预习梳理 重点知识探究 当堂达标检测 自主预习梳理 一 功率1 定义 功w与完成这些功所用的比值 2 公式 p 单位 简称 符号 3 意义 功率是表示物体的物理量 4 功率是 填 标 或 矢 量 5 额定功率和实际功率 1 额定功率 机械允许长时间工作时的功率 发动机铭牌上的功率指的就是额定功率 2 实际功率 机械工作时的输出功率 发动机的实际功率不能长时间大于额定功率 否则会损坏机械 实际 时间t 瓦特 瓦 w 做功快慢 标 正常 最大 二 功率与速度1 功率与速度关系式 p f与v方向相同 2 应用 由功率速度关系知 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 填 正比 或 反比 要增大牵引力 就要速度 减小 fv 反比 1 判断下列说法的正误 1 由公式p 知 做功越多 功率越大 2 力对物体做功越快 力的功率一定越大 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 4 汽车爬坡时常常需要换高速挡 2 用水平力使重力为g的物体沿水平地面以速度v做匀速直线运动 已知物体与地面间的动摩擦因数为 则水平力对物体做功的功率是 gv 重点知识探究 一 功率 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 答案三台起重机分别做功3 2 104j 2 4 104j 3 2 104j 所以a c做功最多 1 三台起重机哪台做功最多 答案 2 哪台做功最快 怎样比较它们做功的快慢呢 答案b做功最快 可以用功与所用时间的比值表示做功的快慢 答案 对功率p 的理解 1 功率表示的是物体做功的快慢 而不是做功的多少 功率大 做功不一定多 反之亦然 2 求解功率时 首先要明确求哪个力的功率 是某个力的功率 还是物体所受合力的功率 其次还要注意求哪段时间 或哪个过程 的功率 例1某人用同一水平力f先后两次拉同一物体 第一次使此物体从静止开始在光滑水平面上前进s距离 第二次使此物体从静止开始在粗糙水平面上前进s距离 若先后两次拉力做的功分别为w1和w2 拉力做功的平均功率分别为p1和p2 则a w1 w2 p1 p2b w1 w2 p1 p2c w1 w2 p1 p2d w1 w2 p1 p2 解析两次拉物体用的力都是f 物体的位移都是s 由w fscos 可知w1 w2 物体在粗糙水平面上前进时 加速度a较小 答案 解析 二 功率与速度 在光滑水平面上 一个物体在恒力f作用下从静止开始加速运动 经过一段时间t 末速度为v 求 1 在t时间内力f对物体所做的功 答案 解析 2 在t时间内力f的功率 答案 解析 3 在t时刻力f的功率 答案fv 解析t时刻的功率p fv 1 功率与速度的关系 1 当f与v方向相同时 p fv 2 当f与v夹角为 时 p fvcos 2 平均功率和瞬时功率 1 平均功率 时间t内功率的平均值 计算公式 2 瞬时功率 某一时刻功率的瞬时值 能精确地描述做功的快慢 计算公式 p fv 其中v为瞬时速度 当f与v夹角为 时 p fvcos 例2一台起重机将静止在地面上 质量为m 1 0 103kg的货物匀加速竖直吊起 在2s末货物的速度v 4m s 取g 10m s2 不计额外功 求 1 起重机在这2s内的平均功率 答案2 4 104w 解析设货物所受的拉力为f 加速度为a 则 f mg ma 1 0 103 10n 1 0 103 2n 1 2 104n 起重机在这2s内对货物所做的功w f h 1 2 104 4j 4 8 104j 答案 解析 2 起重机在2s末的瞬时功率 答案4 8 104w 解析起重机在2s末的瞬时功率p fv 1 2 104 4w 4 8 104w 答案 解析 三 p fv在实际中的应用 p fv三个量的制约关系 例3在水平路面上运动的汽车的额定功率为100kw 质量为10t 设阻力恒定 且为车重的0 1倍 g取10m s2 求 1 若汽车以不变的额定功率从静止启动 汽车的加速度如何变化 答案逐渐减小 解析汽车以不变的额定功率从静止启动 v变大 由p fv知 牵引力f减小 根据牛顿第二定律f f ma知 汽车的加速度减小 答案 解析 2 当汽车的加速度为2m s2时 速度为多大 解析由f f ma1 p fv1 答案10m s 解析当汽车速度达到最大时 a2 0 f2 f p p额 答案 解析 3 汽车在运动过程中所能达到的最大速度 汽车以额定功率启动的过程分析由p fv知 随速度的增加 牵引力减小 又由f f ma知 加速度逐渐减小 故汽车以恒定功率启动时做加速度逐渐减小的加速运动 当加速度a 0时 汽车达到速度的最大值 此时f f vm 这一启动过程的v t图像如图1所示 图1 当堂达标检测 1 对功率的理解 关于功率 下列说法正确的是a 由p 可知 只要知道w和t的值就可以计算出任意时刻的功率b 由p fv可知 汽车的功率一定与它的速度成正比c 由p fv可知 牵引力一定与速度成反比d 当汽车的功率一定时 牵引力一定与速度成反比 解析公式p 求的是这段时间内的平均功率 不能求瞬时功率 故a错误 根据p fv可知 当汽车牵引力一定时 汽车的功率才与速度成正比 故b错误 由p fv可知 当汽车功率一定时 牵引力才与速度成反比 故c错误 d正确 1 2 3 4 答案 解析 1 2 3 4 t时刻重力做功的瞬时功率p fv mg gt mg2t故c正确 答案 解析 3 功率的计算 如图2所示 位于水平面上的物体a的质量m 5kg 在f 10n的水平拉力作用下从静止开始向右运动 在位移s 36m时撤去力f 求 在下述两种条件下 力f对物体做功的平均功率各是多大 取g 10m s2 1 水平面光滑 图2 1 2 3 4 答案60w 答案 解析 1 2 3 4 2 物体与水平面间的动摩擦因数 0 15 1 2 3 4 答案30w 答案 解析 解析在粗糙水平面上 物体的加速度 4 机车启动问题 汽车发动机的额定功率p 60kw 若其总质量为m 5t 在水平路面上行驶时 所受阻力恒为f 5 0 103n 若汽车启动时保持额定功率不变 则 1 求汽车所能达到的最大速度vmax 答案12m s 解析汽车在运动中所受的阻力大小为 f 5 0 103n 汽车保持恒定功率启动时 做加速度逐渐减小的加速运动 当加速度减小到零时 速度达到最大 所以 此时汽车的牵引力为f1 f 5 0 103n 1 2 3 4 答案 解析 2 当汽车加速度为2m s2时 速度是多大 答案4m s 解析