粤教版必修二 第四章 第七节 功率 课件（44张）.ppt

第四章 第七节功率 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的概念 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 并能用于分析 计算和解释相关现象 如分析汽车功率一定时 牵引力与速度的关系 内容索引 自主预习梳理 重点知识探究 当堂达标检测 自主预习梳理 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 功率与速度的关系 1 当f与v方向相同时 p 2 当f与v夹角为 时 p 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 和 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 p 其中v为瞬时速度 当f与v夹角为 时 p fvcos fv fvcos fv 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 发动机不能在实际功率等于额定功率情况下长时间工作 4 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 gv 答案 重点知识探究 一 功率 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 答案 1 三台起重机哪台做功最多 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 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 1 对功率p 的理解功率表示的是物体做功的快慢 而不是做功的多少 2 理解 1 p fvcos 揭示功率与力 速度的关系 特例 当f与v同向时 即 0 时 p fv 此时若p一定 则f与v成反比 若f一定 则p与v成正比 若v一定 则p与f成正比 2 平均功率和瞬时功率的计算 瞬时功率 p fvcos 为f v夹角 当f v同向时 p fv 3 额定功率和实际功率 1 额定功率和实际功率 发动机铭牌上的额定功率 指的是机械正常工作时 允许达到的最大功率 发动机的实际功率是指机械实际运行的功率 它可以小于或等于额定功率 但不能长时间大于额定功率 2 发动机的额定功率p额 fv反映了机械的额定功率对机械的动力与速度的制约关系 因机器在设计制造时 就确定了它的额定功率 所以当机械的功率达到额定功率时 要增大动力则必须减小速度 例1一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 答案2 4 104w 解析设货物所受的拉力为f 加速度为a 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 2 起重机在2s末的瞬时功率 答案4 8 104w 解析起重机在2s末的瞬时功率p fv 1 2 104 4w 4 8 104w 解析 答案 针对训练1一个质量为1kg的物块 沿倾角为37 足够长的光滑斜面由静止开始下滑 当它下滑4s时重力的瞬时功率为多大 这4s内重力的平均功率为多大 g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 解析 答案 答案144w72w 解析由mgsin37 ma得物块下滑的加速度为a gsin37 10 0 6m s2 6m s2下滑4s时物块的瞬时速度为v at 6 4m s 24m s 所以物块下滑4s时重力的瞬时功率为p mgvcos53 1 10 24 0 6w 144w在这4s内重力的平均功率为 二 机车的两种启动方式运动过程分析 汽车两种启动方式的过程分析与比较 例2在水平路面上运动的汽车的额定功率为100kw 质量为10t 设阻力恒定 且为车重的0 1倍 g取10m s2 求 1 若汽车以不变的额定功率从静止启动 汽车的加速度如何变化 解析 答案 答案逐渐减小 解析汽车以不变的额定功率从静止启动 v变大 由p fv知 牵引力f减小 根据牛顿第二定律f f ma知 汽车的加速度减小 2 当汽车的加速度为2m s2时 速度为多大 解析由f f ma1 p fv1 解析 答案 3 汽车在运动过程中所能达到的最大速度的大小 解析当汽车速度达到最大时 a2 0 f2 f p p额 故 解析 答案 答案10m s 例3质量为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 解析 答案 答案4000n 解析以最大速度行驶时 根据p fv可求得f 4000n 而此时牵引力和阻力大小相等 则f f 4000n 2 3s末汽车的瞬时功率 解析 答案 答案4 8 104w 解析3s末汽车的速度v3 at3 6m s 由f f ma得f1 8000n 故此时汽车的功率为p f1v3 4 8 104w 3 汽车做匀加速运动的时间 答案5s 解析设汽车做匀加速运动的时间为t 则t时刻的速度为vt at 这时汽车的功率为额定功率p f1vt 代入数据得t 5s 4 汽车在匀加速运动中牵引力所做的功 解析 答案 答案2 105j 针对训练2如图1所示 为修建高层建筑常用的塔式起重机 在起重机将质量m 5 103kg的重物竖直吊起的过程中 重物由静止开始向上做匀加速直线运动 加速度a 0 2m s2 当起重机输出功率达到其允许的最大值时 保持该功率直到重物做vm 1 02m s的匀速运动 取g 10m s2 不计额外功 求 解析 答案 图1 1 起重机允许的最大输出功率 答案5 1 104w 解析设起重机允许的最大输出功率为p0 重物达到最大速度时拉力f0等于重力 p0 f0vm f0 mg 代入数据得 p0 5 1 104w 2 重物做匀加速运动所经历的时间和起重机在第2s末的输出功率 答案5s2 04 104w 解析匀加速运动结束时 起重机达到允许的最大输出功率 设此时重物受到的拉力为f 速度为v1 匀加速运动经历的时间为t1 有 p0 fv1 f mg ma v1 at1 代入数据得 t1 5s 第2s末 重物处于匀加速运动阶段 设此时速度为v2 输出功率为p v2 at p fv2 得 p 2 04 104w 解析 答案 当堂达标检测 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 解析 答案 1 2 3 4 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 2 3 4 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 解析 答案 1 2 3 4 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 3 功率的计算 如图2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 在位移s 36m时撤去力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 解析 答案 图2 1 水平面光滑 答案60w 1 2 3 4 解析在光滑水平面上 物体的加速度 1 2 3 4 2 物体与水平面间的动摩擦因数 0 15 解析 答案 答案30w 解析在粗糙水平面上 物体的加速度 1 2 3 4 4 机车启动问题 汽车发动机的额定功率p 60kw 若其总质量为m 5t 在水平路面上行驶时 所受阻力恒为f 5 0 103n 若汽车启动时保持额定功率不变 则 1 求汽车所能达到的最大速度vmax 解析 答案 答案12m s 1 2 3 4 解析汽车在运动中所受的阻力大小为 f 5 0 103n 汽车保持恒定功率启动时 做加速度逐渐减小的加速运动 当加速度减小到零时 速度达到最大 所以 此时汽车的牵引力为f1 f 5 0 103n 则汽车的最大速度为 1 2 3 4 2 当汽车加速度为2m s2时 速度