2013高中物理 7.3《功率》同步导学案

1 三 功率三 功率 要点导学要点导学 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 3 P W t 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 Fvcos 式中 为F与v 的夹角 v为物体的对地速度 当v为平均速度时 求得的功率为 功率 当v为瞬时速 度时 求得的功率为 功率 4 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 Fv可以看出 F与v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 汽车作匀速直线运动 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v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 范例精析范例精析 例例1 1 一个质量为m的物体 在几个与水平面平行的力作用下静止在水平面上 在t 0时刻 将其中的一个力从F增大到3F 其他力不变 则在t t1时刻 该力的功率为多大 解析解析 由于仅一个力大小变化 则其改变量即为物体受到的合外力 应用牛顿定律算出加速 度 并应用匀变速运动速度公式求出此时的瞬时速度 在根据瞬时功率的定义式就可以求 出此力的功率 P Fvcos 3F 2Ft m 6F2t m 拓展拓展 涉及功率的计算时一定要区分平均功率和瞬时功率 因为这两种功率的计算公式不 同 审题时必须十分仔细 一质量为m的木块静止在光滑的水平地面上 从t 0开始 将一个大小为F的水平恒 力作用在该木块上 在t t1时刻力 F 的功率和这段时间内的功率分别为多大 例例2 2 汽车的质量为m 6 0 103kg 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 2 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 解析解析 1 汽车匀速运动时F 0 05mg 0 汽车的额定功率Pm Fvm 代入数据得vm 30m s 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 Fv 汽车的瞬时速度为v at 要求瞬时功率小于或等于额定功率P Pm 代入数据得t 30s 拓展拓展 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 Fv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V1 at 15m s 能力训练能力训练 1 关于功率 下列说法正确的是 B B 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 C C A 据P W t 可知 机器做功越多 其功率就越大 B 据P Fv可知 汽车的牵引力一定与其速率成反比 C 据P Fv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 C C 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 3 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 BCBC 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 时间跑上20m 高的高楼 试估测他登楼的平均功率最接 近的数值是 A A A 10W B 100W C 1kW D 10kW 6 火车在一段水平的直线轨道上匀加速运动 若阻力不变 则牵引力F和它的瞬时功率P 的变化情况是 A A A F不变 P变大 B F变小 P不变 C F变大 P变大 D F不变 P不变 7 同一恒力按同样方式施在物体上 使它分别沿着粗糙水平地面和光滑水平地面移动相同 的一段距离 恒力的功和功率分别为W1 P1和W2 P2 则两者的关系是 B B A W1 W2 P1 P2 B W1 W2 P1P2 D W1 W2 P1 P2 8 设在平直公路上以一般速度行驶的自行车 所受阻力约为车 人总重力的0 02倍 则骑 车人的功率最接近于 A A A 10 1kw B 10 3kw C 1kw D 10kw 9 物体质量为2kg 作自由落体运动 3秒末重力的瞬时功率为 W 前3s 内重力 的平均功率为 W 第3s 内重力的平均功率为 W 600 300 500 10 汽车发动机的额定功率为100kw 所受的阻力为5000 N 其在水平路面上运动的最大速 度为 m s 当汽车的速度为10m s 时 其牵引力为 N 若汽车的质量为2t 此时汽 车的加速度为 m s2 20 104 5 11 一质量为m 10kg的物体 自水平地面由静止开始用一竖直向上的拉力F将其以 a 0 5m s2的加速度向上拉起 求在向上拉动的10s 内 拉力F做功的功率 262 5w 12 额定功率为80kW 的汽车 在平直公