高中物理 第七章 机械能守恒定律 第三节 功率课件 新人教版必修2.ppt

第三节功率 回忆日常生活中人们劳动时的情景 并分组让学生举例 讨论分析人和机械做功有什么区别 第三节功率 总结 功率与生活 生产息息相关 研究功率具有重要的现实意义 一 功率思考 讨论 1 不同机械做相同的功 所用时间是否相同呢 哪一个做功更快呢 用什么样的物理量来表示做功的快慢 它是如何定义的 2 功率的单位是什么 除了这个单位之外 你还知道哪些是功率的单位 功率是矢量还是标量 3 在作用力方向和位移方向相同的情况下 如何用力和速度来表示功率 试推导其公式 4 拓展 当力f和位移s之间有一夹角 时 如何表示功率 试推导其公式 5 什么是瞬时功率和平均功率 公式p fv表示的是平均功率还是瞬时功率 为什么 如果要用它来表示瞬时功率 f和v需要满足什么条件 第三节功率 一 功率 3 功率的国际单位 瓦 w 1瓦 1焦 秒1w 1j s常用单位 千瓦 kw 换算关系 1kw 1000w4 物理意义 功率是表示做功快慢的物理量 课堂练习 1 一台机器用2分钟时间做了6 104j的功 这台机器的功率是多少 2 关于功率 下列说法中正确的是 a 功率是说明做功多少的物理量b 功率是说明做功快慢的物理量c 做功时间越长 功率一定小d 力做功越多 功率一定大 500w 功率的两个求解公式 a 它是普遍适用的 不论恒力做功还是变力做功 它都适用 b 它表示时间t内的平均功率 只有当物体匀速运动时 才等于瞬时功率 c 因为功w有正负之分 所以功率也有正负之分 功率的正负并不表示功率的大小 d 应注意 p w t的同一性 关于推广式p fvcos 的理解 a 如果求平均功率时 式中v要用平均速度 求瞬时功率时 式中的v要用瞬时速率 必须注意f v 与p的同时性 b 当f为合外力时 p为合外力做功的功率 当f为某一外力时 p为该力做功的功率 c 在汽车等交通工具一类问题中 式中p为发动机的实际功率 f为发动机的牵引力 v为汽车的瞬时速度 二 功率的应用和计算6 讨论 p f v的关系 当功率p一定时 牵引力f和v之间有什么关系 当速度v一定时 牵引力f和功率p之间关系如何 当牵引力f一定时 功率p和速度v之间有什么关系 讨论 7 在交通工具的功率一定的情况下 要获得更大牵引力应该如何控制速度 从控制变量角度看 用起重机吊装同样的工件 大型机 功率大的 和小型机 哪一个快 汽车上坡的时候要保持车速 应该换档还是应该 加油 专业用语 增大油门 的意思 为什么 一些常见机械做功功率 汽车发动机 5 104 15 104w 摩托车约2 103w 喷气客机约2 108w 火箭的发动机约1 1013w 人的平均功率约1 102w 优秀运动员短时间内的功率可达1000w 人心脏跳动的功率1 5w左右 万吨巨轮106w以上 蓝鲸游动的功率可达350kw 二 额定功率与实际功率问题1 人用力直接做功能否像汽车做功那样快呢 汽车做功能否像飞机做功那样快呢 人如果做功过快 会产生什么后果呢 汽车超负荷运转会产生什么后果呢 问题2 长跑运动员能否用100米短跑的速度来完成5000米的赛跑路程呢 为什么 问题3 什么叫额定功率 什么叫实际功率 总结 1 额定功率 指机械在长时间正常工作时的最大输出功率 也是机械发动机铭牌上的标称值 额定功率是动力机械重要的性能指标 一个动力机械的额定功率是一定的 2 实际功率 机械在运行过程中的功率是实际输出的功率 实际功率可以小于额定功率 可以等于其额定功率 称满负荷运行 但不能大于额定功率 否则会损坏机械 例1 某型号汽车发动机的额定功率为60kw 在水平路面上行驶时受到的阻力是1800n 求发动机在额定功率下汽车匀速行驶时的速度 在同样的阻力下 如果汽车匀速行驶时的速度只有54km s 发动机输出的实际功率是多少 例2 如图所示 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 位移为s 36m时撤去拉力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 2 物体与水平面间的动摩擦因数 0 15 练习 质量m 3kg的物体 在水平力f 6n的作用下 在光滑的水平面上从静止开始运动 运动时间t 3s 求 1 力f在t 3s内对物体所做的功 2 力f在t 3s内对物体所做功的平均功率 3 在3s末力f对物体做功的瞬时功率讨论 1 本题中的物体运动性质如何 2 要求解在3s内对物体做的功 必须求出哪些物理量 3 求解平均功率和瞬时功率时应注意什么 解 1 力f在t 3s内所做功的求解 在f作用下 产生的加速度为 a m s2 2m s2 在3s内物体的位移为 s at2 2 9m 9m所以力f在3s内对物体做的功为w fs 6 9j 54j 2 力f在t 3s内对物体做功的平均功率为 方法一 p 18w 方法二 物体在3s末的速度为 vt at 2 3 6m s所以p f f 6 w 18w 3 在3s末 力f对物体做功的瞬时功率为p fv瞬 6 6w 36w 课堂小结引导学生回顾本节主要内容 1 功率是表示物体做功快慢的物理量 2 功率的单位有w kw 1kw 1000w 3 功率的求解公式有 p w t p fv其中p w t和p fv可用来求解平均功率 而p fv也可用来求解瞬时功率 第三节功率 一 理论探索1 汽车在水平路面上以恒定功率 p额 启动 设p 12wf 2nm 2kg在下表中设定几个汽车的速度数值 填写各个速度数值所对应的功率 力 加速度数值大小 关于汽车的行驶问题 一 理论探索1 汽车在水平路面上以恒定功率 p额 启动 设p 12wf 2nm 2kg 根据表格中数据 分析 小结其所蕴涵的物理意义 并定性地作出速度 时间图象 汽车在水平路面上以恒定功率 p额 启动 1 汽车牵引力功率始终保持不变 2 汽车速度不断增大时 牵引力不断减小 3 汽车速度不断增大时 加速度不断减小 4 当牵引力减小到跟摩擦力相等时 加速度为零 即汽车不再加速 此时速度达到最大值 5 p额 fv fvmax vmax p额 f 即汽车速度最大值由汽车的恒定功率和水平路面摩擦力共同决定 6 汽车先做加速度变小的变加速运动 后做匀速直线运动 汽车以恒定功率启动后先做变加速运动 最后做匀速直线运动 变化情况如下 速度v 此时v达到最大速度vm 此后保持vm做匀速直线运动 练习1 某排气量为2 0l的汽车 发动机的额定功率为80kw 汽车的质量为2000kg 它在高速公路上运动时受到的阻力为车重的0 08倍 设汽车以额定功率运动 g取10m s2 求 1 汽车速度为10m s时的加速度是多大 2 汽车的加速度为2m s2的速度为多大 3 汽车所能达到的最大速度是多大 一 理论探索2 汽车在水平路面上以恒定加速度启动 设定p额 12wf 2nm 2kga 2m s2在下表中设定几个汽车的速度数值 填写各个速度数值所对应的功率 力 加速度数值大小 哪一个表是正确的 为什么 2 汽车在水平路面上以恒定加速度启动 设p额 12wf 2nm 2kga 2m s2 根据表格中数据 分析 小结其所蕴涵的物理意义 并定性地作出速度 时间图象 汽车在水平路面上以恒定加速度启动 1 汽车以恒定加速度启动 牵引力保持不变 汽车速度不断增大 牵引力功率随之增大 2 当汽车牵引力功率达到额定功率 p额 时 汽车速度达到恒定加速度阶段的最大速度 但不是汽车整个加速过程的最大速度 3 汽车牵引力功率将保持额定功率不变 进入额定功率加速阶段 当汽车加速过程中牵引力功率达到额定功率 p额 时 牵引力功率不再增大 将保持额定功率不变继续加速 汽车速度不断增大时牵引力不断减小 汽车速度不断增大时加速度不断减小 当牵引力减小到跟摩擦阻力相等时加速度为零 即汽车不再加速 此时速度达到整个加速过程的最大值 4 汽车先做匀加速运动 后做加速度变小的变加速运动 最后做匀速直线运动 当汽车以恒定加速度启动后 过程变化情况如下 v将继续增大 a 此时v达到最大速度vm 以 后汽车将保持以vm做匀速直线运动 练习2 质量是2000kg 额定功率为80kw的汽车 在平直公路上行驶中的最大速度为20m s 若汽车从静止开始做匀加速直线运动 加速度大小为2m s2 运动中的阻力不变 求 1 汽车所受阻力的大小 2 汽车做匀加速运动的时间 3 汽车匀加速时的末速度 4 3s末汽车的瞬时功率 5 汽车在匀加速运动中牵引力所做的功 练习巩固1 一辆汽车始终以额定功率行驶 下列说法正确的是 a 汽车的速度越大 所需的牵引力越大b 汽车的速度与牵引力无关c 因为功率不变 所以速度和牵引力都不变d 速度最大时 牵引力一定最小 2 一艘轮船从港口出发 以恒定功率航行 若所遇到的阻力始终不变 则对轮船的运动过程 下列判断正确的是 a 始终做匀加速运动b 先做匀加速运动 后做匀速运动c 先做匀速运动 后做匀减速运动d 当牵引力等于阻力时 航速最大 3 设汽车在启动初始阶段为匀加速直线运动 并且所受阻力恒定不变 则在启动阶段 a 汽车的速度增大 发动机功率不变b 汽车发动机牵引力增大 功率增大c 汽