高一物理必修2 第七章 第三节 功率（教学课件） ppt.ppt

邵阳市二中物理组谭伟卿 第七章机械能守恒定律 第三节功率 一台起重机甲在1min内把1吨的货物匀速提到预定的高度 另一台起重机乙在30s内把1吨的货物匀速提到相同的高度 1 这两个起重机对货物做功的大小有什么关系 2 这两个起重机做功的快慢有什么关系 3 你是怎么比较它们做功快慢的 做功相同 时间越短 做功越快 相同 乙比甲快 思考与讨论1 一台起重机甲在30s内把1吨的货物匀速提高了10m 另一台起重机乙在30s内把1吨的货物匀速提高了5m 1 这两个起重机对货物做功的大小有什么关系 2 这两个起重机做功的快慢有什么关系 3 你是怎么比较它们做功快慢的 时间相同 做的功越多 做功越快 甲大于乙 甲比乙快 思考与讨论2 通过上面两种比较做功快慢的方法 你能得出求解物体做功快慢的一般方法吗 一 功率 1 定义 功跟完成这些功所用时间的比值 叫做功率 公式表示 2 物理意义 反映力对物体做功的快慢 3 功率的单位 在国际单位制中 功率的单位是瓦特 简称瓦 符号是w 1w 1j s功率是标量技术上常用千瓦 kw 作为功率的单位 1kw 1000w 二 平均功率和瞬时功率 即使是同一个力做功 做功的功率也可能是变化的 在一段时间内力对物体做功的功率 实际上是这段时间内力对物体做功的平均功率 1 平均功率 描述在一段时间内做功的平均快慢 2 瞬时功率 表示在某一时刻做功的快慢 t表示一段时间时 该式表示平均功率当t很短很短时 该式表示瞬时功率 功率的另一种表达式 w flcos l t v p w t fvcos 三 功率与速度的关系 p fvcos 若v表示平均速度 则p表示平均功率若v表示瞬时速度 则p表示瞬时功率 在作用力方向与运动方向一致时p fv思考与讨论1 当p一定时 f和v有什么关系 f与v成反比2 当f一定时 p和v有什么关系 p与v成正比3 当v一定时 f和p有什么关系 f与p成正比 p输 fvf为牵引力 p输 p额 在日常生活中 我们经常说某台机器的功率 或某物体做功的功率 实际上是指某个力对物体做功的功率 例如 汽车的功率就是汽车牵引力的功率 起重机调起货物的功率就是钢绳拉力的功率 机车牵引力的功率即发动机的输出功率 机车牵引力方向与运动方向始终是一致的 四 额定功率和实际功率 1 额定功率 是指机器正常条件下可以长时间工作的最大输出功率 也就是机器铭牌上的标称值 2 实际功率 是指机器在工作中实际输出的功率 3 机器不一定在额定功率下工作 机器正常工作时实际功率总是小于或等于额定功率 机器只能在短暂时间内实际功率略大于额定功率 但不允许长时间超过额定功率 例1 物体a b质量相同 a放在光滑的水平面上 b放在粗糙的水平面上 在相同的力f作用下 由静止开始都通过了相同的位移s a 力f对a做功较多 做功的平均功率也较大b 力f对b做功较多 做功的平均功率也较大c 力f对a b做的功和做功的平均功率都相同d 力f对a b做功相等 但对a做功的平均功率较大 d 例2 一质量为2kg的物体从45m高处自由下落求 1 前2s内重力的功率 2 第2s末重力的功率 3 第2s内重力的功率 拓展 若该物体从倾角为37 的固定光滑斜面顶端自由滑下 斜面高为20m 求物体滑到斜面低端时重力的功率 例3 质量m 3kg的物体 在水平力f 6 的作用下 在光滑水平面上从静止开始运动 运动时间t 3s 求 1 力f在t 3s内对物体所做的功 2 力f在t 3s内对物体所做功的平均功率 3 在3s末力f对物体做功的瞬时功率 1 54j 2 18w 3 36w 例4 在平直公路上以一般速度匀速行驶的自行车所受阻力约为人和车重的0 01倍 骑车人的功率约为 a 10 2kwb 10 1kwc 1kwd 10kw b 例6 设飞机飞行中所受阻力与其速度的平方成正比 若飞机以速度v匀速飞行 其发动机功率为p 则飞机以2v匀速飞行时 其发动机的功率为 a 2pb 4pc 8pd 无法确定 c 例7 汽车发动机的额定功率为60kw 汽车质量为5t 汽车在水平路面上行驶时 阻力是车重的0 1倍 g取10 s2 问 汽车保持额定功率从静止起动后能达到的最大速度是多少 若汽车保持0 5 s2的加速度从静止开始做匀加速运动 这一过程能维持多长时间 12m s 16s 例8 按额定功率行驶的汽车 所受地面的阻力保持不变 则 a 汽车加速行驶时 牵引力不变 速度增大b 汽车可以做匀加速运动c 汽车加速行驶时 加速度逐渐减小 速度逐渐增大d 汽车达到最大速度时 所受合力为零 cd 思考 为什么机动车上坡时通常速度要比在平地上行驶的速度小得多呢 分析 根据p w t fl t f v f p vp一定 上坡时f v 则必须减小速度 当机械发动机的功率一定时 牵引力与速度成反比 所以可以通过减小速度来增大牵引力 也可以通过减小牵引力来提高速度 总结 增大牵引力的方法有哪些 根据f p输 va 若p未达到额定功率 则可以保持v不变 增加输出功率 加大油门 b 若p已达到额定功率 则可以减小速度 换档 牵引力不变汽车的运动情况 a 作匀加速直线运动b 作匀速直线运动 汽车先做匀加速运动 再做变加速运动 a f1 f m不变v at p f1v p p额不变v f p额 v a f f m p p额不变f2 p额 vm fa 0v vm 汽车以恒定的加速度启动的过程分析 p p额不变f2 p额 vm fa 0v vm 汽车以恒定功率运动 巩固练习1 起重机在4s内将2000kg重的水泥预制件吊起9 6m 1 如果预制件是匀速上升的 求起重机的功率 2 如果预制件是从静止开始匀加速上升的 求起重机的平均功率和最大功率 析与解 本题牵引力f未知 所以要根据预制件的运动情况 先应用运动学和牛顿第二定律求出f 1 匀速运动时 所以平均功率为 当牵引力f不变时 p和v成正比 速度最大时 瞬时功率也最大 所以最大功率为 根据 2 匀加速上升时 练习2 质量为5t的汽车 额定功率为p 90kw 设汽车运动的阻力恒为车重的0 05倍 1 求汽车沿水平道路行驶的最大速度 2 设汽车由静止起沿水平道路做匀加速直线运动 加速度a 0 4m s2 求汽车维持这一加速度行驶的最长时间 g 10m s2 3 当车速是30m s时 加速度是多大 4 开始运动后的第3秒末 汽车的即时功率为多大 练习3 质量是2000kg 额定功率