2018-2019学年高中物理_第七章 机械能守恒定律 3 功率课件 新人教版必修2

3功率 第七章机械能守恒定律 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 重点探究启迪思维探究重点 达标检测检测评价达标过关 自主预习预习新知夯实基础 自主预习 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 时间t 瓦特 瓦 W 做功快慢 标 正常 最大 实际 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 Fv 反比 减小 即学即用 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 物体的速度为v 则重力的功率一定是mgv 4 发动机不能在实际功率等于额定功率情况下长时间工作 5 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 答案 Gv 重点探究 导学探究 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 一 功率 1 三台起重机哪台做功最多 答案 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 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 知识深化 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l距离 第二次使此物体从静止开始在粗糙水平面上前进l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 答案 解析两次拉物体用的力都是F 物体的位移都是l 由W Flcos 可知W1 W2 物体在粗糙水平面上前进时 加速度a较小 由l 可知用时较长 再由P 可知P1 P2 选项B正确 导学探究 在光滑水平面上 一个物体在水平恒力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 二 功率与速度 答案 解析 2 在t时间内力F的功率 答案 解析 解析t时间内的功率为平均功率 3 在t时刻力F的功率 答案Fv 解析t时刻的功率P Fv 知识深化 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 当F与v方向相同时 P Fv 其中v为瞬时速度 当F与v夹角为 时 P Fvcos 答案48J 例2如图1所示 质量为m 2kg的木块在倾角 37 的足够长的斜面上由静止开始下滑 木块与斜面间的动摩擦因数为 0 5 已知 sin37 0 6 cos37 0 8 g取10m s2 求 解析 答案 图1 1 前2s内重力做的功 解析木块所受的合外力F合 mgsin mgcos mg sin cos 2 10 0 6 0 5 0 8 N 4N 所以 重力在前2s内做的功为W mgsin x 2 10 0 6 4J 48J 答案24W 2 前2s内重力的平均功率 解析 答案 解析重力在前2s内的平均功率为 答案48W 3 2s末重力的瞬时功率 解析 答案 解析木块在2s末的速度v at 2 2m s 4m s2s末重力的瞬时功率P mgsin v 2 10 0 6 4W 48W 求解功率问题时容易混淆 平均功率 和 瞬时功率 这两个概念 读题时一定注意一些关键词 某秒末 或 到某位置时 的功率是求瞬时功率 只能用P Fv求解 某段时间内 或 某个过程中 等词语 则是求平均功率 此时可用求解 也可以用求解 答案2 4 104W 针对训练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 解析 答案 解析设货物所受的拉力为F 加速度为a 则 由牛顿第二定律知 F mg ma则F mg ma 1 0 103 10N 1 0 103 2N 1 2 104N2s内货物上升的高度 起重机在这2s内对货物所做的功W F h 1 2 104 4J 4 8 104J起重机在这2s内的平均功率 答案4 8 104W 2 起重机在2s末的瞬时功率 解析 答案 解析起重机在2s末的瞬时功率P Fv 1 2 104 4W 4 8 104W 例3放在粗糙水平地面上的物体受到水平拉力的作用 在0 6s内其速度与时间的图象和该拉力的功率与时间的图象如图2甲 乙所示 下列说法正确的是A 0 6s内物体的位移大小为20mB 0 6s内拉力做功为100JC 滑动摩擦力的大小为5ND 0 6s内滑动摩擦力做功为 50J 解析 答案 图2 解析在0 6s内物体的位移大小为x 4 6 6m 30m 故A错误 P t图线与时间轴围成的面积表示拉力做功的大小 则拉力做功WF 2 30J 10 4J 70J 故B错误 在2 6s内 v 6m s P 10W 物体做匀速运动 摩擦力Ff F 得Ff F 故C错误 在0 6s内物体的位移大小为30m 滑动摩擦力做负功 即Wf 30J 50J D正确 达标检测 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 牵引力与速度成反比 故C错误 D正确 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 1 2 3 4 答案 解析 5 2 平均功率和瞬时功率 一个质量为m的小球做自由落体运动 那么 在前t时间内重力对它做功的平均功率及在t时刻重力做功的瞬时功率P分别为 答案 解析 1 2 3 4 5 解析前t时间内重力做功的平均功率 t时刻重力做功的瞬时功率P Fv mg gt mg2t故C正确 1 2 3 4 5 A 0 2WB 0 4WC 0 8WD 1 6W 解析木箱的加速度a 0 1m s2 4s末的速度v at 0 4m s 则瞬时功率P Fvcos 0 4W B正确 3 瞬时功率的计算 如图3所示 在光滑的水平面上放着一个质量为10kg的木箱 拉力F与水平方向成60 角 F 2N 木箱从静止开始运动 4s末拉力的瞬时功率为 答案 解析 图3 1 2 3 4 5 答案 解析 4 瞬时功率分析 飞行员进行素质训练时 抓住秋千杆由水平状态开始下摆 到达竖直状态的过程如图4所示 飞行员受重力的瞬时功率变化情况是A 一直增大B 一直减小C 先增大后减小D 先减小后增大 图4 解析由瞬时功率计算式P Fvcos 可知 初状态P1 0 最低点P2 0 中间状态P 0 所以瞬时功率变化情况是先增大后减小 故C正确 1 2 3 4 5 答案 解析 5 与功率有关的图象问题 起重机的钢索将重物由地面吊到空中某个高度 其v t图象如图5所示 则钢索拉力的功率随时间变化的图象可能是