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文档简介
一中2013级物理学科学案功率知识讲解一、【问题导学】1知道功率是表示做功快慢的物理量。2理解功率的概念,能运用功率的公式P=W /t 进行有关计算。3正确理解公式P=FVcos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二、【自学提纲】1、功率的概念(1)功W与完成这些功所用时间t的比值叫做_。物理意义:表示物体做功_的物理量。(2)定义式:_(3)单位:国际单位:_(w),常用单位:千瓦(kw)或焦耳/秒(J/s)换算关系:kw = _w w_J/s(4) 功率是_量,功率表示做功过程中能量转化的快慢。2、功率P与力F、速度v的关系 :P=Fv v是平均速度,P是平均功率(F为恒力,且F与同向) v是瞬时速度,P是瞬时功率 额定功率:指动力机械在长时间正常工作时_功率。也是机械发动机铭牌上的标称值。实际功率:机械在运行过程中_的功率是实际功率。 平均功率:物体在一段时间内做功功率的_叫平均功率。瞬时功率:物体在_的功率叫做瞬时功率。三、【自学检测】1、关于功率,下列说法中正确的是( B )A.功率是说明做功多少的物理量 B.功率是说明力做功快慢的物理量C.做功时间越长,功率一定小 D.力做功越多,功率一定大2、质量m=3 kg的物体,在水平力F=6的作用下,在光滑水平面上从静止开始运动,运动时间t=3 s,求:(1)力F在t=3 s内对物体所做的功。45j(2)力F在t=3 s内对物体所做功的平均功率。15w(3)在3 s末力F对物体做功的瞬时功率。36w3、某型号汽车发动机的额定功率为60kW,在水平路面上行使时受到的阻力是1800N,求发动机在额定功率下汽车匀速行使的速度.在同样的阻力下,如果行使速度只有54km/h,发动机输出的实际功率是多少? (汽车的功率就是汽车牵引力的功率)33,3m/s 2700w 四、【方法探究】例题1:已知质量为m的物体从高处自由下落,经时间t,在t时间内重力对物体做功的平均功率为 ;在t时刻重力对物体做功的瞬时功率为 。问题剖析:正确理解公式P=FVcos的意义,求其平均功率,可先求出做的总功,使其再除以所用的时间,即为平均功率。解:在t时间内,物体下落的高度:h=,重力对物体所做的总功:W=,所以在t时间内重力对物体做功的平均功率为:;在t时刻重力对物体做功的瞬时功率为.知能精要:深刻理解平均功率与瞬时功率,注意其两者之间的差别。例题2:飞机、轮船运动时受到的阻力并不恒定,当速度很大时,阻力和速度的平方成正比,这时要把飞机、轮船的最大速度增大到原来的2倍,发动机的输出功率要增大到原来的:A2倍; B4倍; C6倍; D8倍.问题剖析:飞机、轮船达到最大速度时牵引力F与阻力f相等,即F=f,而f=KV2,所以发动机的输出功率P=FV=KV,要把飞机、轮船的最大速度增大到原来的2倍,发动机的输出功率要增大到原来的8倍.知能精要:正确采取题目中告知的条件。理解瞬时功率的物理意义与实际生活中的应用。五、【巩固练习】1关于功率,下列说法中正确的是 ( C )A功率是说明力做功多少的物理量 B力做功越多,功率一定大C功率是说明力做功快慢的物理量 D做功时间越长,功率一定小2火车在水平轨道上做匀加速直线运动中,若阻力不变,则牵引力F和F的瞬时功率P的变化情况是A AF不变,P变大 BF变小,P不变 CF变大,P变大 DF、P都不变3关于功率,下列说法中正确的是 ( D )A根据PWt可知,力做功越多,其功率越大 B根据PFv可知,汽车的牵引力一定与速率成反比C由PWt可知,只要知道t s内力所做的功,就可以求得这段时间内任一时刻的功率D由PF v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4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 B Amgv Bmgvsin Cmgvcos D05一物体从静止开始自由下落,在第1s和第3s末,重力对物体做功的瞬时功率之比为 A A13 B31 C19 D916掘土机在1h内能把180t的砂土匀速送到6m高的地方去,它的功率为300w_7、放在粗糙水平地面上的物体,在10 N的水平拉力作用下,以3 ms的速度匀速移动5 s,则在此过程中拉力的平均功率为 30w ,5 s末阻力的瞬时功率为 30w 。8、质量m=2kg的物体从距地面45m的高处自由下落,在t=-2s的时间内重力所做的功等于多少?在这段时间内重力做功的平均功率等于多少?在3s末重力做功的瞬时功率等于多少? (g取10ms2)400j 200w 600w9、汽车质量为5103kg,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?15m/s(2)如阻力不变,汽车在水平路上用l0ms的速度行驶,实际功率多大?2kw10一台拖拉机的额定功率为1.5104W,运动中阻力为1.0103N,它的最大行驶速度可达_15_ms;如果它以5ms的速率匀速行驶时,发动机消耗的实际功率为W5kw五、【学后反思】 1我学到了什么 2我还需要提高的 知识: 方法: 3.通过这节的学习我想六、车的启动的动力学问题机车的两种启动方式1. 机车以恒定功率启动的运动过程由公式P=Fv和F-Ff=ma知,由于P恒定,随着v的增大,F必将减小,a也必将减小,汽车做加速度不断减小的加速运动,直到F=Ff,a=0,这时v达到最大值。可见恒定功率的加速一定不是匀加速。这种加速过程发动机做的功只能用W=Pt计算,不能用W=Fs计算(因为F为变力)。这一启动过程的P-t、-t关系如图所示2.机车以恒定加速度启动的运动过程由公式P=Fv和F-Ff=ma知,由于F恒定,所以a恒定,汽车做匀加速运动,而随着v的增大,P也将不断增大,直到P达到额定功率Pm,功率不能再增大了。这时匀加速运动结束,其最大速度为,此后汽车要想继续加速就只能做恒定功率的变加速运动了。可见恒定牵引力的加速时功率一定不恒定。这种加速过程发动机做的功只能用W=FL计算,不能用W=Pt计算(因为P为变值)。这一启动过程的P-t、-t关系如图所示特别提示:图象中的V0为机车以恒定加速度启动时,匀加速运动的末速度,但并非是加速过程的最大速度,因为此后还有一个变加速运动过程。而Vm为机车一额定功率运动时所能达到的最大速度。【例题】一汽车额定功率为P额=100 kW,质量为m=10103 kg,设阻力恒为车重的0.1倍,取g=10 m/s2.(1)若汽车以额定功率启动,求所达到的最大速度vm;(2)若汽车以a=0.5 m/s2的加速度启动,求其匀加速运动的最长时间.思路点拨:汽车以恒功率启动,速度增大,牵引力减小做加速度逐渐减小的加速运动,直到牵引力等于阻力为止;汽车开始做匀加速运动牵引力和阻力恒定,随着速度增加,它的实际功率逐渐增大,直到FV等于额定功率为止。解析:(1)汽车以额定功率启动,达到最大速度时,阻力与牵引力相等.依题Ff=0.1mg,所以vm= m/s=10 m/s.(2)汽车以匀加速启动时的牵引力为:F=ma+Ff=ma+0.1mg=101030.5 N+0.11010310 N=1.5104 N达到额定功率时的速度为:vt= m/s=6.7 m/svt即为匀加速运动的末速度,故做匀加速运动的最长时间为:t= s=13.3 s.答案:(1)10 m/s (2)13.3 s思维总结:此类问题的关键是功率变化关系,加速度改变规律,速度改变规律的综合运用。练习题 额定功率为60KW,汽车的质量为5T,汽车在水平路面上行驶时,阻力是车重的0.1倍,求:汽车以额定功率从静止启动后能达到的最大速度是多少?汽车从静止开始,保持以0.5 m/s2加速度做匀加速度运动,这一过程能维持多长时间?解析:(1)该汽车属于第一类机车启
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