2018_2019学年高中物理第四章机械能和能源2功率课件教科版.pptx

2功率 第四章机械能和能源 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 功率的含义1 定义 力对物体所做的功W与做功所用的比值 2 公式 P 单位 简称 符号为W 常用单位有kW 1kW W 3 意义 功率是表示力对物体的物理量 4 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 时间t 瓦特 瓦 做功快慢 正常 最大 1000 2 实际功率 机械工作时的输出功率 发动机的实际功率可以小于或等于额定功率 但不能长时间大于额定功率 否则会损坏机械 二 功率 力和速度之间的关系1 关系 1 当F与v方向相同时 P 2 当F与v夹角为 时 P 实际 Fv Fvcos 2 平均功率和瞬时功率 1 平均功率 当物体做变速运动时 若v为某段时间内的 则P表示该段时间内的平均功率 2 瞬时功率 若v为某一时刻的 则P表示该时刻的瞬时功率 平均速度 瞬时速度 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 即学即用 答案 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 答案 一 功率 在建筑工地上分别采用以下三种方式 把1t货物从地面运到三楼 方式一 搬运工分批搬运 需要时间3h 方式二 用一台起重机提升 需要时间1min 方式三 用另一台起重机提升 需要时间30s 上述三种情况下 把货物由地面运到三楼时 试分析以下问题 1 用不同的方式 对货物所做的功是否相同 2 三种方式中做功的快慢是否相同 答案对货物所做的功相同 导学探究 答案因为所用时间不同 说明做功的快慢不同 方式一最慢 方式三最快 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 3 做功是能量转化的量度 功率表示做功过程中能量转化的快慢 知识深化 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x距离 第二次使此物体从静止开始在粗糙水平面上前进x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 解析两次拉物体用的力都是F 物体的位移都是x 由W Fxcos 可知W1 W2 物体在粗糙水平面上前进时 加速度a较小 由x 可知用时较长 再由P 可知P1 P2 选项B正确 解析 答案 在光滑水平面上 一个物体在水平恒力F作用下从静止开始匀加速直线运动 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 导学探究 答案 解析 2 在t时间内力F的功率 3 在t时刻力F的功率 答案 解析 解析t时间内的功率为平均功率 答案Fv 解析t时刻的功率P Fv 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 知识深化 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 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 1 前2s内重力做的功 答案 解析 图1 答案48J 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 2 前2s内重力的平均功率 3 2s末重力的瞬时功率 答案 解析 答案24W 解析重力在前2s内的平均功率为 答案48W 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 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 答案 解析 答案2 4 104W 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 2 起重机在2s末的瞬时功率 答案 解析 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 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像和该拉力的功率与时间的图像如图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 答案 解析 图2 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 答案 解析 1 2 3 4 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 重力加速度为g 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 1 2 3 4 5 t时刻重力做功的瞬时功率P mgv mg gt mg2t故C正确 3 瞬时功率分析 如图3所示 四个相同的小球A B C D 其中A B C位于同一高度h处 A做自由落体运动 B沿光滑固定斜面由静止滑下 C做平抛运动 D从地面开始做斜抛运动 其运动的最大高度也为h 在每个小球落地的瞬间 其重力的功率分别为PA PB PC PD 下列关系式正确的是A PA PC PD PBB PA PC PB PDC PA PB PC PDD PA PC PD PB 答案 图3 1 2 3 4 5 解析 解析A做自由落体运动 C做平抛运动 竖直方向做自由落体运动 故A C落地时竖直方向的速度大小相同 故落地时重力的功率相同 D做斜抛运动 其运动的最大高度跟A下落时的高度相同 故落地时竖直方向的速度跟A落地时的速度大小相同 故重力的功率相同 B沿斜面下滑 下滑至斜面底端的速度的大小跟A落地时的速度大小相同 但速度方向与重力方向成一定的夹角 故其重力的功率小于A重力的功率 所以A选项正确 1 2 3 4 5 4 瞬时功率计算 2017年贵州雷山遭受大雨侵袭发生内涝和泥石流灾害 某路段有一质量为2 0 103kg的石块随着雨水由静止开始沿倾角为30 的斜坡滑下 石块滑至坡底时的速度大小为10m s g取10m s2 则此时A 石块重力的瞬时功率为2 105WB 石块重力的瞬时功率为1 105W 答案 解析 1 2 3 4 5 石块所受斜坡支持力与石块速度方向垂直 故石块所受斜坡支持力的瞬时功率为零 故C D错误 1 2 3 4 5 5 与功率有关的图像问题 起重机的钢索将重物由地面吊到空中某个高度 其v t图像如图4所示 则钢索拉力的功率随时间变化的图像可能是