高中物理 第七章 3《功率》同步课件.ppt

3 功率 1 功率 功率 快慢 1 定义 功与完成这些功所用时间的比值叫做 2 物理意义 表示物体做功的 3 公式 4 单位 在国际单位制中 功率的单位是 简称 符号是 1w 瓦特 瓦 w 1j s 2 额定功率和实际功率 1 额定功率 机器正常工作时的最大输出功率 2 实际功率 机器工作中实际输出的功率 小于 3 实际功率往往 额定功率 但在特殊情况下 如汽车越过障碍时 可以使发动机的实际功率短时间内大于额定功率 但要尽量避免 否则易损坏发动机 3 功率与速度 p fvcos 若v是平均速度 则p是 若v是瞬时速度 则p是 是f与v 方向的夹角 平均功率 瞬时功率 b 4 下列关于功率的叙述 正确的是 a 做功多的汽车 功率一定大b 功率大的汽车 做功一定快c 功率大的汽车 牵引力一定大d 功率大的汽车 载货一定多 5 当起重机的功率增大时 将同一重物举到同样的高度所 需的时间比原来 a 减少 a b 增加c 不变d 无法确定 知识点1 功率的理解与计算 图7 3 1 图7 3 2 用如图7 3 1所示的起重机提升货物 第一台起重机在1min内把1t的货物提到预定的高度 第二台起重机只用30s就可以做相同的功 则我们说第一台起重机做功比第二台起重 机做功 慢 快 多少 时间 用如图7 3 2所示的挖土机挖土 与人工挖土相比 在同样的时间内挖土机做的功比人做的功多 则挖土机做功比人做功 做功的快慢既与做功的 有关 也与做功的 有关 1 功率的推导式 2 p 与p fv的关系 1 p 是功率的定义式 适用于任何情况下功率的计算 w t w t 既适用于人或机械做功功率的计算 也适用于一般物体做功功率的计算 既适用于合力或某个力做功功率的计算 也适用于恒力或变力做功功率的计算 一般用于求解某段时间内的平均功率 2 p fv通常用来计算某一时刻或某一位置时的瞬时功率 v是瞬时速度 若代入某段时间内的平均速度 则计算的是该段时间内的平均功率 当力f与速度v的方向成 角时 其瞬时功率p fvcos 3 提到功率时要明确是哪个分力的功率 又或者是物体所受合力的功率 汽车的功率是指汽车牵引力的功率 起重机吊起货物的功率就是钢丝拉力的功率 例1 质量为m的物体以初速度v0水平向右运动 并受到方向如图7 3 3所示的恒力f作用 经过时间t0 求 1 t0时间内f对物体所做的功 2 t0时间内f的平均功率 3 t0时刻f的瞬时功率 图7 3 3 解 将物体的运动以f方向所在的正交坐标系上进行分解 如图7 3 4所示 则与f垂直的方向上的位移为 图7 3 4 触类旁通 1 双选 关于功率的概念 下列说法正确的是 a 功率是描述力对物体做功多少的物理量 bc wtc 若力和速度的方向相同 由p fv可知 力越大 速度越大 则功率越大d 某个力对物体做功越多 它的功率就一定越大解析 功率是描述力对物体做功快慢的物理量 a错 功率的大小除了和功有关外 还和时间有关 d错 b 由p 可知 在相同时间内做功越多 功率越大 2 水平恒力f两次作用在同一物体上 使物体沿力的方向发生相同位移 第一次是在光滑的水平面上 第二次是在粗糙 的水平面上 两次f做的功和功率的大小关系是 a a w1 w2 p1 p2c w1 w2 p1 p2 b w1 w2 p1 p2d w1 w2 p1 p2 3 质量为2kg的物体 受到24n的竖直向上的拉力作用 由静止开始向上运动了5s 取g 10m s2 求 1 5s内拉力对物体所做的功是多少 2 5s内拉力的平均功率 3 5s末拉力的瞬时功率 解 首先分析物体的受力情况 如图6所示 其中f为拉力 mg为重力 物体受一个大小为4n的合力 方向向上由牛顿第二定律得物体的加速度 图6 知识点2 机车启动问题 如图7 3 5所示 汽车上坡时 司机有时要通过换挡来降低车速 增大牵引力 如果汽车上坡时仍要保持原来的速度 司机就要加大油门 牵引力 功率 p fv 汽车换挡可以控制 变换油门可以控制汽车牵引力的 通过公式 可知 三者相互制约 图7 3 5 1 对机车等交通工具 应明确公式p fv中 p为发动机 的实际功率 机车正常行驶时实际功率小于或等于其额定功率 f为发动机 机车 的牵引力 v为机车的瞬时速度 2 机动车启动通常有两种方式 即以恒定功率启动和以恒 定牵引力启动 1 以恒定功率启动 甲 乙 图7 3 6 最终匀速运动时f f vm 2 以恒定牵引力启动 当p p额时 f开始 p fv 减小 但a 0 匀加速 以恒定功率阶段结束 v仍增大加速直到匀速 过程同上 机车以恒定牵引力启动时 先后经过两个过程 如图7 3 6乙所示 匀加速结束时的速度并未达到整个过程的最大速度vm 只是达到匀加速阶段的最大速度 在p fv中因为p为机车牵引力的功率 所以对应的f是牵引力 并非合力 只有 p额p额ff 例2 一辆汽车的额定功率为100kw 质量为1 0 104kg 设阻力恒为车重的0 1倍 取g 10m s2 求 1 若汽车保持恒定功率运动 启动后能达到的最大速度是 多大 2 若汽车保持以0 5m s2的加速度匀加速运动 其匀加速运动能维持多长时间 当汽车行驶的速度为8m s时 汽车的加速度有多大 触类旁通 4 一种氢气燃料汽车 质量为m 2 0 103kg 发动机的额定输出功率为80kw 行驶在平直公路上时所受的阻力恒为车重的0 1倍 汽车从静止开始先匀加速启动 加速度的大小为a 1 0m s2 达到额定输出功率后 汽车保持功率不变又加速行驶了800m 直到获得最大速度后才匀速行驶 取g 10m s2 试求 1 汽车的最大行驶速度 2 汽车从静止到获得最大行驶速度所用的总时间 解 1 当汽车的牵引力与阻力平衡时 汽车达到最大行驶速度 设最大行驶速度为vm 有p fvm f f kmg k 0 1 由以上各式解得vm pkmg 40m s 2 设汽车达到额定输出功率时的速度为v 从静止到匀加速运动阶段结束所用的时间为t1 则有f1 f ma p f1v v at1解得f1 4000n v 20m s t1 20s 设汽车达到额定输出功率后 以恒定功率加速行驶的时间 为t2 由动能定理有 解得t2 35s 所以汽车从静止到获得最大行驶速度所用的总时间t t1 t2 55s 平均功率与瞬时功率 1 平均功率与瞬时功率的比较 2 若求平均功率 需明确是哪段时间内的平均功率 可由 3 若求瞬时功率 需明确是哪一时刻或哪一位置 再确定该时刻或该位置的速度 应用公式p fv计算 如果f v不同向 则投影到相同方向再计算 即