2012高中物理 1.3 功率学案2 鲁科版必修2

用心 爱心 专心1 1 2 1 2 功率功率 学案学案 学习目标学习目标 1 知道功率P 和P F 的物理意义 W t 2 会利用功率的两个公式P 和P F 来解释现象和进行计算 W t 学习重点学习重点 理解功率的概念 知识要点知识要点 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 2 P 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 W t 功还是电功等它都适用 但由它求得的一般是功率 公式P F cos 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 典型例题典型例题 例例 1 1 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 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 用心 爱心 专心2 汽车的额定功率Pm F m 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 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 例例 2 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 g 10m s2 解析解析 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 F ma 得物体的加速度 22 sin1 sin3010 5 2 G agm sm s m 下滑到底端的速度 22 5 10 10 vasm sm s 此时重力的瞬时功率 1 coscos601 2 10 10W60W 2 PGvmgv 物体下滑过程中重力做的总功 1 Wcoscos601 2 10 1060 2 GsmgsJJ 物体下滑的时间 10 2 5 v tss a 重力做功的平均功率 60 W30W 2 W P t 评注评注 对功率的计算 瞬时功率只能应用计算 平均功率可用 cosFVP P t W 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PV cos 用心 爱心 专心3 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 反思反思 收收 获获 疑疑 问问 达标训练达标训练 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 用心 爱心 专心4 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 10W B 100W C 1kW D 10kW 6 起重机用钢绳吊着质量为m的重物从静止开始匀加速上升 经过一段时间t 重物 速度等于 在这段时间内 钢绳拉力做功的平均功率等于 P A t vm 2 B mg C 2 2 2 vgm t vm D 2 2 2 vgm t vm 7 一架自动扶梯以恒定速率 1运送乘客上同一层楼 某乘客第一次站在扶梯上不动 第二次以相对于扶梯的速率 2匀速上走 两次扶梯运客所做的功分别是W1和W2 牵引力 功率分别为P1和P2 则 A W1 W2 P1 P2 B W1 W2 P1 P2 C W1 W2 P1W2 P1 P2 8 以恒定功率从静止开始运动的汽车 经时间t后速度达到最大值 m 在此过程中 汽车通过的位移为 s 则 A s mt 2 B s mt 2 C s mt 2 用心 爱心 专心5 D 条件不足 无法判定 9 一辆汽车以速率 1沿一略倾斜的坡路