－鲁科版必修21.3 功率 学案.doc

1.2功率学案【学习目标】1知道功率p=和p=f的物理意义。2会利用功率的两个公式p=和p=f解释现象和进行计算。【学习重点】理解功率的概念【知识要点】1功率是表示的物理量，功率是量，在国际单位制中功率的单位是。2p=是功率的定义式，它普遍适用，不管是恒力做功，还是变力做功，不管是机械功还是电功等它都适用。但由它求得的一般是功率。公式p=fcos，式中为f与的夹角。为物体的对地速度。当为平均速度时，求得的功率为功率，当为瞬时速度时，求得的功率为功率。3汽车等交通工具的动力学分析：（设汽车受到的摩擦阻力大小保持恒定）当保持功率恒定时，由p=f可以看出，f与成反比，牵引力是变力，汽车作变加速运动，根据牛顿定律f-f=ma（f为汽车受到的阻力），随着速度的变大，将导致减小（对应的加速度也相应减小），但只要有加速度，汽车的速度将进一步增大，导致牵引力进一步减小，直至牵引力f等于阻力f，汽车须知匀速直线运动，此时的最大速度为，汽车在不同的输出功率下能够达到的最大速度是不同的，其中的最大值对应汽车以最大输出功率（一般认为等于额定功率）。要提高汽车在给定路面上的最大速度值，应选用额定功率的发动机。当牵引力f不变时，根据牛顿定律f-f=ma，汽车作匀变速运动，p与成正比，当瞬时功率达到最大功率时，汽车的功率将保持不变，汽车改作运动，直至达到最大速度。【典型例题】例1 汽车的质量为m=6.0103kg，额定功率为pm=90kw，沿水平道路行驶时，阻力恒为重力的0.05倍(取g=10m/s2)。求：(1)汽车沿水平道路匀速行驶的最大速度；(2)设汽车由静止起匀加速行驶，加速度为a=0.5m/s2，求汽车维持这一加速度运动的最长时间。解析（1）汽车匀速运动时f-0.05mg=0汽车的额定功率pm=fm代入数据得m=30m/s。（2） 汽车匀加速行驶时，动力学方程为f-0.05mg=ma汽车的瞬时功率为p=f汽车的瞬时速度为=at要求瞬时功率小于或等于额定功率ppm代入数据得t30s.拓展 有些同学计算匀加速运动可维持的时间时，用汽车在水平路面上的最大速度除以加加速度，得到时间为60s，这种做法是认为汽车可以一直以匀加速达到最大速度，显然是错误的。在用公式p=f时，必须结合具体的物理过程作细致的分析，应弄清是什么物理量保持恒定，例如在匀加速运动中，是牵引力f保持恒定；而在达到额定功率后，是汽车的功率保持恒定。本题中汽车的速度时间图象如图所示，图中1=at=15m/s。 例2 如图 所示，倾角为300 ，长度为10m的光滑斜面，一质量为1.2kg的物体从斜面顶端由静止开始下滑，求物体滑到斜面底端时重力做功的瞬时功率是多少？整个过程中重力做功的平均功率是多少？（g10m/s2）解析 物体下滑时做匀加速直线运动，受力情况如图所示，由牛顿第二定律fma得物体的加速度下滑到底端的速度，此时重力的瞬时功率物体下滑过程中重力做的总功物体下滑的时间重力做功的平均功率评注对功率的计算，瞬时功率只能应用计算，平均功率可用计算，当力做功时，平均功率也可用f。另外，应注意力f与速度v是否在同一方向上，当力f与速度v不在同一直线上时，正确分析f和v之间的夹角也是一个重要环节。【反思】收获疑问【达标训练】1、关于功率，下列说法正确的是（ ）a功率是描述力做功多少的物理量b功率是描述力做功快慢的物理量c做功时间长，功率一定小d力做功多，功率一定大2、关于功率，以下说法正确的是（ ）a据p=w/t可知，机器做功越多，其功率就越大。b据p=f可知，汽车的牵引力一定与其速率成反比。c据p=f可知，发电机的功率一定时，交通工具的牵引力与运动速率成反比。d据p=w/t可知，只要知道时间t内机器所做的功，就可求得这段这段时间内任一时间机器做功的功率。3、汽车上坡时，司机必须换档，其目的是（ ）a减小速度，得到较小的牵引力b增大速度，得到较小的牵引力c减小速度，得到较大的牵引力d增大速度，得到较大的牵引力4、质量为m的物体，在水平力f的作用下，在光滑水平面上从静止开始运动，则有（ ）a若时间相同，则力对物体做功的瞬时功率跟力f成正比b若作用力相同，则力对物体做功的瞬时功率跟时间t成正比c某时刻力f的瞬时功率大于这段时间内力f的平均功率d某时刻力f的瞬时功率等于这段时间内力f的平均功率5、某同学进行体能训练，用了1000s时间