高中物理 第四章机械能和能源 第二节《功率》课件 科教版必修2.ppt

第四章机械能和能源 第二节功率 温故知新 一 功的概念 如果一个物体受到力的作用 且物体在力的方向上发生一段位移 这个力对物体做了功 二 功的表达式 三 各种能量的转化需要靠做功来实现 观察思考 a 人和起重器向同一艘船上搬运同样数量的物品 做了相同的功 起重器所用的时间比人所用的时间少得多 这说明起重器比人做功快得多 时间相同 做功不同 做功相同 时间不同 用什么量来描述物体做功的快慢呢 b 2 单位 在国际单位制中 功率的单位是瓦特 简称瓦 符号是w 1w 1j s技术上常用千瓦 kw 作为功率的单位 1kw 1000w 1 定义 功跟完成这些功所用时间的比值 叫做功率 3 物理意义 反映力对物体做功的快慢 比值法 还有哪些学过的物理量也是用比值法定义的 4 功率是标量 一 功率的含义 1 额定功率 是指机器正常工作时的最大输出功率 也就是机器铭牌上的标称值 2 实际功率 是指机器在工作中实际输出的功率 3 注意 机器不一定在额定功率下工作 机器正常工作时实际功率总是小于或等于额定功率 机器只能在短暂时间内实际功率略大于额定功率 但不允许长时间超过额定功率 二 额定功率 瞬时功率 在日常生活中 我们经常说某台机器的功率 或某物体做功的功率 实际上是指某个力对物体做功的功率 例如 汽车的功率就是汽车牵引力的功率 起重机吊起货物的功率就是钢绳拉力的功率 说明 思考 课本61页上的讨论与交流 小资料 a 人长时间做功时 功率约70w 功率不同的几种情况 b 马长时间做功时 功率约450w c 大客车的额定功率约100kw 有一种装有换挡的自行车 当在坡度较大的坡道上向上行驶时 通常需要将它调到抵挡 这样做的理由是什么 三 功率 力和速度之间的关系 思考 w fxcos p fvcos p vfcos p fvcos 1 功率 力和速度的关系 p fvcos 若v表示瞬时速度 则p表示瞬时功率 若v表示平均速度 则p表示平均功率 对于公式p fv1 当p一定时 f和v有什么关系 2 当f一定时 p和v有什么关系 3 当v一定时 f和p有什么关系 当f与v同方向时 0 p fv 反比 正比 正比 说明 平均功率 描述在一段时间内做功的平均快慢 瞬时功率 表示在某一时刻做功的快慢 讨论 分别可以用哪个公式求平均功率和瞬时功率 2 平均功率和瞬时功率 1 求平均功率 v是平均速度 2 求瞬时功率 v是瞬时速度 比较常用 类型1 机车以恒定功率p启动 p fv 发动机的实际功率 发动机的牵引力 机车的瞬时速度 当f f阻时 a 0 v达到最大 保持vm匀速 v 加速度逐渐减小的变加速直线运动 匀速直线运动 四 机车启动问题 机车以恒定功率启动的v t图 先做加速度逐渐减小的变加速直线运动 最终以速度做匀速直线运动 类型2 机车以恒定加速度a启动 当f f阻时 a 0 v达到最大 保持vm匀速 p fv 当p p额时 保持p额继续加速 机车以恒定加速度启动的v t图 先做匀加速直线运动 再做加速度逐渐减小的变加速直线运动 最终以速度做匀速直线运动 第一种情况 汽车以恒定功率启动 第二种情况 汽车以恒定加速度启动 共同点 当f牵 f阻 a 0 汽车做匀速直线运动时 v到达最大值 p p额 1 功率是表示物体做功快慢的物理量 2 定义式 3 功率的另一表达式 该式用于求瞬时功率 平均功率 该式一般用于求平均功率 课堂小结 4 机车的两种启动方式 讨论交流 1 人沿盘山公路往上骑车的速度通常要比在水平路面上慢些 试用公式p fv解释这一现象 2 汽车上坡时 司机常会加大油门和降低速度 这样做的目的是什么 3 小桥车行驶时受到的阻力要比一般的大卡车小得多 但有的小桥车的功率反而比大卡车大 为什么 例题 汽车从车站开出时 总要有一段加速运动 试问能否上汽车一直保持加速运动 使汽车的速度无限增大 为什么 解 由p fv得 匀速行使时 汽车的牵引力f f阻 1800n 例2 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 v 54km h 15m s 以较低的速度行使时 p fv 1800 15w 27kw 注意 汽车的功率就是汽车牵引力的功率 例3 质量m 3kg的物体 在水平力f 6n的作用下 在光滑平面上从静止开始运动 运动时间t 3s 求 a 力f在t 3s内对物体所做的功 b 力f在t 3s内对物体所做的功的平均功率 c 在3s末 力f对物体所做的功的瞬时功率 解 a f m 2m s2t 3s内物体的位移 s 1 2at2 9 m 3s末的速度 v at 6 m s a w fs 54 j b p w t 18 w c p fv 36 w f fn mg 例4 如图所示 位于水平面上的物体a 在斜向上的恒定拉力作用下 正以v 2m s的速度向右做匀速直线运动 已知f的大小为100n 方向与速度v的夹角为37 求 物体向右运动10s的过程中 拉力f对它做多少功 拉力f对物体做功的功率是多大 sin370 0 6 cos370 0 8 答案 w 1600jp 160w 功率p fvcos 例5 汽车发动机的额定功率为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 g 10m s2 若汽车从静止开始 保持以0 5m s2的加速度做匀速直线运动 这一过程能维持多长时间 汽车所能达到的最大速度是多大 f 7500n v 8m s t 16s 练习 1 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 b 2 关于功率以下说法中正确的是 a 据p w t可知 机器做功越多 其功率就越大b 据p fv可知 汽车牵引力一定与速度成反比c 据p w t可知 只要知道时间t内机器所做的功 就可以求得这段时间内任一时刻机器做功的功率d 根据p fv可知 发动机功率一定时 交通工具的牵引力与运动速度成反比 d 3 同一恒力按同样方式施于静止物体上 使它分别沿着粗糙水平地面和光滑水平抛面移动相同一段距离时 恒力的功和平均功率分别为w1 p1和w2 p2 则二者的关系是 a w1 w2 p1 p2b w1 w2 p1p2d w1 w2 p1 p2 b 分析 4 静止的列车在平直轨道上以恒定的功率起动 在开始的一小段时间内 列车的运动状态是 a 列车做匀加速直线运动b 列车的速度和加速度均不断增加c 列车的速度增大 加速度减小d 列车做匀速运动 5 一个质量是1 0kg的物体 从地面上方30m高处开始做自由落体运动 g取10m s2 1 前2s内重力对物体做功的功率是多大 2 第2s末重力对物体做功的功率是多大 解 已知m 1 0kgg 10m s2 1 h1 1 2gt2 20m wg fs mgh1 200j 所以 前2s内重力对物体做功的功率为 p wg t 100w 2 第2s末的速度vt gt 20m s公式p fv可知 p fv mgvt 200w 7 火车在运行中保持额定功率2500kw 火车的总质量是1000t 所受阻力恒定为156000n 1 火车的加速