功率知识讲解.doc

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