2012高中物理 1.3 功率学案7 鲁科版必修2

用心 爱心 专心1 1 3 1 3 功率功率 学案学案 1111 学习目标学习目标 1 知道功率的物理意义 定义式 单位 2 理解功率的导出式P F v的物理意义 并掌握其用法 会利用功率的两个公式来 解释现象和进行计算 3 理解平均功率和瞬时功率 了解平均功率 瞬时功率 额定功率 实际功率的区别 与联系 学习重点学习重点 1 理解功率的概念 2 知道功率的种类及其计算 知识要点知识要点 功率是描述做功快慢的物理量 功率的定义式 所求出的功率是时间t内的平均功率 t W P 功率的计算式 P Fvcos 其中 是力与速度间的夹角 该公式有两种用法 求某一时刻的瞬时功率 这时F是该时刻的作用力大小 v取瞬时值 对应的P为F在该 时刻的瞬时功率 当v为某段位移 时间 内的平均速度时 则要求这段位移 时间 内F必须为恒力 对应的P为F在该段时间内的平均功率 重力的功率可表示为PG mgvy 即重力的瞬时功率等于重力和物体在该时刻的竖直分 速度之积 汽车的两种加速问题 当汽车从静止开始沿水平面加速 运动时 有两种不同的加速过程 但分析时采用的基本公式都 是P Fv和F f ma 恒定功率的加速 由公式P Fv和F f ma知 由于P恒定 随着v的增大 F必将 减小 a也必将减小 汽车做加速度不断减小的加速运动 直到F f a 0 这时v达到最 大值 可见恒定功率的加速一定不是匀加速 这种加速过程发动机做的功只 f P F P v mm m 能用W Pt计算 不能用W Fs计算 因为F为变力 恒定牵引力的加速 由公式P Fv和F f ma知 由于F恒定 所以a恒定 汽车做 匀加速运动 而随着v的增大 P也将不断增大 直到P达到额定功率Pm 功率不能再增 大了 这时匀加速运动结束 其最大速度为 此后汽车要想继续加速 m mm m v f P F P v 就只能做恒定功率的变加速运动了 可见恒定牵引力的加速时功率一定不恒定 这种加速 过程发动机做的功只能用W F s计算 不能用W P t计算 因为P为变功率 要注意两种加速运动过程的最大速度的区别 v a f 用心 爱心 专心2 典型例题典型例题 例 1 卡车在平直公路上从静止开始加速行驶 经时间t前进距离s 速度达到最大 值vm 设此过程中发动机功率恒为P 卡车所受阻力为f 则这段时间内 发动机所做的 功为 A Pt B fs C Pt fs D fvmt 解析 发动机所做的功是指牵引力的功 由于卡车以恒定功率运动 所以发动机所做 的功应等于发动机的功率乘以卡车行驶的时间 A 对 B 项给出的是卡车克服阻力做的功 在这段时间内 牵引力的功除了克服阻力做功外还要增加卡车的功能 B 错 C 项给出的 是卡车所受外力的总功 D 项中 卡车以恒功率前进 将做加速度逐渐减小的加速运动 达到最大速度时牵引力等于阻力 阻力 f 乘以最大速度 m v 是发动机的功率 再乘以 t 恰是 发动机在 t 时间内做的功 故 A D 是正确的 例 2 质量为m 额定功率为P的汽车在平直公路上行驶 若汽车行驶时所受阻力大 小不变 并以额定功率行驶 汽车最大速度为v1 当汽车以速率v2 v2 v1 行驶时 它的 加速度是多少 解析 速度最大时 牵引力最小 在量值上等于阻力 所以 以速率v2运动 1 v P f 时 由牛顿第二定律有 F f ma 其中 得 1 v P f 2 v P F 21 21 21 11 vmv vvP vvm P a 达标训练达标训练 1 对于功率的以下几个认识 正确的是 A 由可知功率越大的机器做的功W越多 tWP B 由可知汽车发动机功率P越大 汽车的速度v越大 FvP C 由可知单位时间内做功越多功率越大 tWP D 由可知做功的力F越大功率越大 FvP 2 一个物体从光滑的斜面上下滑 关于重力做功功率的说法正确的是 A 重力不变 重力做功的功率也不变 B 重力做功的功率在下滑过程中不断增大 C 重力做功的功率等于重力和下滑速度的乘积 D 重力做功的功率小于重力和下滑速度的乘积 3 如图 2 3 6 所示 用细线悬挂一小铁块 将小铁块拉直到图示的水平位置 然后放 手使小块从静止开始向下摆动 在小铁块摆向最低点的过程中 重力对小铁块做功的功率 A 保持不变 B 不断变大 C 不断变小 2 3 6 用心 爱心 专心3 D 先变大 后变小 4 汽车由静止开始运动 若要使汽车在开始运动一段时间内保持匀加速运动 则 A 不断减小牵引功率 B 不断增大牵引功率 C 保持牵引功率不变 D 不能判断牵引功率的变化 5 汽车从静止开始保持加速度a做匀加速运动的最大时间为tm 此后汽车的运动情况 A 加速度为零 速度恒定 B 加速度逐渐减小到零 速度也逐渐减小到零 C 加速度逐渐减小到零 速度逐渐增大到最大值后保持匀速 D 加速度逐渐增大到某一值后不变 速度逐渐增大到最后匀速 6 质量为 2t 的农用汽 车 发动机额定功率为 30kW 汽车在水平路面行驶时能达到的最大时速为 54km h 若汽车 以额定功率从静止开始加速 当其速度达到v 36km h 时的瞬时加速度是多大 7 质量是 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 汽车所受阻力的大小 3s 末汽车的瞬时功率 汽车做匀加速运动的时间 汽 车在匀加速运动中牵引力所做的功 8 质量为 0 5kg 的物体从高处自由下落 在下落的前 2s 内重力对物体做的功是多少 这 2s 内重力对物体做功的平均功率是多少 2s 末 重力对物体做功的即时功率是多少 g 取 2 10sm 答案 1 C 2 BD 3 D 4 B 5 C 6 解析 汽车在水平路面行驶达到最大速度时牵引力F等于阻力f 即Pm f vm 而速 度为v时的牵引力F Pm v 再利用F f ma 可以求得这时的a 0 50m s2 7 解析 所求的是运动中的阻力 若不注意 运动中的阻力不变 则阻力不易求出 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 由于 3s 时的速度v at 6m s 而牵引力由F Ff ma得F 8000N 故此时的功率为 P Fv 4 8 104W 设匀加速运动的时间为t 则t时刻的速度为v a t 2t 这时汽车的功率为额定功 率 由P Fv 将F 8000N 和v 2 t代入得t 5s 虽然功率在不断变化 但功率却与速度成正比 故平均功率为额定功率的一半 从 而得牵引力的功为W Pt 40000