高中物理功率 做功的快慢课件江苏版必修二.ppt

5 3功率 一台甲起重机在1min内把1吨的货物匀速提到预定的高度 另一台起重机乙在30s内把1吨的货物匀速提到相同的高度 1 这两个起重机对货物做功的大小有什么关系 2 这两个起重机做功的快慢有什么关系 3 你是怎么比较它们做功快慢的 做功相同 时间越短 做功越快 相同 思考与讨论 乙比甲快 一台甲起重机在30s内把1吨的货物匀速提高了10m 另一台起重机乙在30s内把1吨的货物匀速提高了5m 1 这两个起重机对货物做功的大小有什么关系 2 这两个起重机做功的快慢有什么关系 3 你是怎么比较它们做功快慢的 时间相同 做的功越多 做功越快 甲大于乙 甲比乙快 思考与讨论 1 物理意义 反映力对物体做功的快慢 2 定义 功跟完成这些功所用时间的比值 叫做功率 公式表示 3 功率的单位 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 一 功率 4 功率是标量 p 二 额定功率和实际功率 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 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 说明 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 三 平均功率和瞬时功率 1 平均功率 描述在一段时间内做功的平均快慢2 瞬时功率 表示在某一时刻做功的快慢 即使是同一个力做功 做功的功率也可能是变化的 在一段时间内力对物体做功的功率 实际上是这段时间内力对物体做功的平均功率 四 功率与速度的关系 功率的另一计算公式 因为 在作用力方向与运动方向一致时p fv若v表示平均速度 则p表示平均功率若v表示瞬时速度 则p表示瞬时功率 w flcos l vt fvcos 思考与讨论当p一定时 f和v有什么关系 f与v成反比 1 同一个人 爬同一个山坡 都是发挥最大功率时 负重爬山要比空身爬山的速度小还是大 2 怎样估测人上楼时的功率 你认为需要估测哪些物理量 怎样进行计算呢 匀速上楼f mg 估计楼高h 记录上楼时间t 则 p fs t mgh t 加速上楼f mg 估计楼高h 记录上楼时间t 则 p fs t mgh t p 思考 1 为什么机动车上坡时速度要比在平地上行驶的速度小得多呢 分析 根据p f vp一定时 上坡时需要的f v 曲线运动 功率与速度的关系讨论的结果 当机械发动机的功率一定时 牵引力与速度成反比 所以可以通过减小速度来增大牵引力 也可以通过减小牵引力来提高速度 例题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的速度 在同样的阻力下 如果行驶速度只有54km h 发动机输出的实际功率是多少 解 知p 6 104w f阻 1800n v 54km h 15m s 匀速时 f牵 f阻 1 由公式p fv得v p f阻 33 3m s 120km h 2 当以较低的速度行驶时 v 54km h 15m s p fv 27kw 小结 1 物理意义 表示做功快慢的物理量2 定义式 该式一般用于求平均功率3 另一计算式 p fvcos 如果力的方向与速度方向一致p fv若v表示平均速度 则p表示平均功率若v表示瞬时速度 则p表示瞬时功率4 单位 在国际单位制中瓦特w 课堂练习p10问题与练习4 3课外练习p10问题与练习1 2 4 问题与练习参考解答 1 一台电动机工作时的功率10kw 要用这台电动机匀速提升2 7 104kg的货物 提升的速度将是多大 解 p 1 0 104wm 2 7 104kg在货物匀速上升时 电动机对货物的作用力大小为f g 2 7 105n由p fv可得v p f 10 103 2 7 105n 3 7 10 2m s或0 037m s 2 一台抽水机每秒能把30kg的水抽到10m高的水塔上 不计额外功的损失 这台抽水机输出的功率是多大 如果保持这一输出功率 半小时内能做多少功 解 m 30kgh 10mt 1800s 功w mgh 30 10 10 3 103j 这台抽水机的输出功率为p w t 3 103 1 3 103w它半小时能做功w pt 3 103 1800 5 4 106w 3 有一个力f 它在不断增大 某人以此为条件 应用p fv进行了如下推导 根据p fv f增大则p增大 又根据v p f p增大则v增大 再根据f p v v增大则f减小 这个人推导的结果与已知条件相矛盾 他错在哪里 答 此人推导的前提不明确 当f增大 根据p fv推出 p增大的前提应是v不变 从v p f推出 p增大则v增大的前提是f不变 从f p v推出 v增大f减小的前提是p不变 说明 对这类物理问题的方向 应注意联系实际 有时机械是以一定功率运行的 这时p一定 则f与v成反比 有时机械是以恒定牵引力工作的 这时p与v正比 4 质量为m的汽车在平直公路上行驶 阻力f保持不变 当它以速度v 加速度a加速前进时 发动机的实际功率正好等于额定功率 从此时开始 发动机始终在额定功率下工作 1 汽车的加速度和速度将如何变化 说出理由 2 如果公路足够长 汽车最后的速度是多大 解 1 汽车的加速度减小 速度增大 因为 此时开始发动机在额定功率下运动 即p f牵v不变 v增大则f牵减小 又f阻不变 而a f牵 f阻 m 所以加速度减小 2 当加速度减小到0时 汽车做匀速直线运动 f牵 f阻 所以vm p f牵 p f阻 此为汽车在功率p下行驶的最大速度 补例1 分析 机车起动过程中p f f阻 a v的变化情况 1 机车以恒定功率起动情况 p一定 速度v变大 加速度a变小 当a 0时 v不变 机车匀速运动 这时牵引力f f阻 而vm p额 f 2 机车以恒定加速度a起动情况 a一定时 f也一定 p随v增大而增大 当p达到额定功率p额后 f a不能维持不变 开始减小 但速度还要增大 直到a 0 v达到最大vm p额 f 这个动态过程简图如下 v 补例2 汽车发动机的额定功率p 60kw 汽车质量m 5 0 103kg 汽车在水平路面上行驶时 阻力是车重0 1倍 试问 1 汽车保持额定功率从静止起动后能达到的最大速度是多少 2 汽车从静止开始 保持以a 0 5m s2的加速度