高中物理 第四章 机械能和能源 第2节 功率课件 教科版必修2(1).ppt

第2节功率 自主学习 课堂探究 达标测评 自主学习课前预习 感悟新知 教师参考 目标导航 重点 用公式计算功率难点 机车起动问题 情境链接在建筑工地上 有一批水泥需要运输到二楼上 可以用人工办法分次搬运上去 也可以用起重机一次吊装上去 请问这两种办法 1 做功一样多吗 2 做功快慢一样吗 信息1 两次做功一样多 2 起重机做功较快 教材梳理 一 功率的含义1 定义 力对物体所做的功w与做功的比值叫做功率 2 定义式 p 3 单位 在国际单位制中 功率的单位是 简称 符号w 4 物理意义 表示做功的 5 机器的两种功率 1 额定功率 电动机 内燃机等机器长时间工作允许的功率 2 实际功率 电动机 内燃机等机器工作时消耗的功率 所用时间t 瓦特 瓦 快慢 正常 实际 想一想根据公式p 可知 w越大 p一定越大 对吗 答案 不对 只有时间t一定时 w越大 p才越大 二 功率 力和速度之间的关系1 关系式 p 2 适用条件 力f与物体的运动方向在同一条直线上 3 p与v的对应关系 v为某段时间内的平均速度时 p为平均功率 v为瞬时速度时 p为功率 fv 瞬时 议一议如图所示 当f与v方向夹角为 时 怎样表示功率p 答案 p fv fvcos 1 各种机械铭牌上所标功率一般是指额定功率 2 某机械工作时的实际功率一定比额定功率小 3 机械可以在实际功率等于额定功率的情况下长时间工作 4 物体的速度为v 则重力的功率一定是mgv 5 汽车的速度越大 牵引力的功率也越大 6 汽车以恒定功率起动时 加速度减小 思考判断 答案 1 2 3 4 5 6 要点一 功率的理解及计算 课堂探究核心导学 要点探究 问题导学 如图所示 一个质量为m的小球从高h处自由落地 1 如何求小球下落过程的功率 该功率是平均功率还是瞬时功率 2 如何求小球落地时重力的功率 该功率是平均功率还是瞬时功率 答案 1 p 是平均功率 2 p mgv 是瞬时功率 要点归纳 平均功率与瞬时功率的比较 特别提示 1 提到功率时要明确是哪个力的功率 还是物体所受合力的功率 如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 典例1 质量m 3kg的物体 在水平力f 6n的作用下 在光滑的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 2 由p fv可求瞬时功率 3 3s末力f做功的瞬时功率p fv 36w 答案 1 54j 2 18w 3 36w 误区警示 公式p fvcos 的应用误区 1 错误的认为公式p fvcos 只能求瞬时功率 实际上该公式不但能求物体的瞬时功率 还能求物体的平均功率 不过这时速度v应该是物体在某一过程的平均速度 2 在应用公式p fvcos 时常常会忘记公式中f与v夹角的余弦值而出错 教师备用 例1 1 多选 位于水平面上的物体在水平恒力f1作用下做速度为v1的匀速运动 若作用力变为斜向上的恒力f2 物体做速度为v2的匀速运动 且f1与f2功率相同 则可能有 a f2 f1 v1 v2b f2 f1 v1f1 v1 v2d f2 f1 v1 v2 bd 解析 物体都做匀速运动 受力平衡 则f1 mg f2cos mg f2sin 解得f1 f2 cos sin 故f1与f2的关系无法确定 大于 等于 小于都可以 根据f1与f2功率相同得f1v1 f2v2cos 解得v1 v2 所以v1 v2 选项b d正确 a 要点二 机车起动问题 问题导学 在越野比赛中汽车爬坡时 常常换用低速挡 这是为什么 答案 汽车在上坡时需要更大的牵引力 而发动机的额定功率是一定的 由p fv可知 换用低速挡的目的是减小速度 从而增大牵引力 要点归纳 1 p fv中三个量的制约关系 特别提示 1 公式p fv适用于f与v同向的情况 如果两者间有夹角 则用p fvcos 来计算功率 2 某一个力的功率大小只与这个力的大小和速度大小以及它们间的夹角有关 而与是否受其他力无关 2 机车起动的两种类型 1 机车以恒定功率起动的运动过程 机车达到最大速度时 a 0 f f p fvm fvm 这一起动过程中的p t v t图分别如图所示 2 机车以恒定加速度起动的运动过程 这一运动过程的p t v t图像分别如图所示 特别提示 1 机车以恒定加速度起动时 先后经过两个过程 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 2 在p fv中 因为p为机 典例2 一辆重5t 额定功率为80kw的车以a 1m s2的加速度由静止开始做匀加速直线运动 车受的阻力为车重的0 06倍 g取10m s2 1 分析车从静止开始至匀速运动过程中车的牵引力和发动机的功率如何变化 2 车做匀加速直线运动能维持多长时间 3 车做匀加速直线运动过程的平均功率为多少 4 车加速10s末的瞬时功率为多少 5 车速的最大值为多少 思维导图 解析 1 分三个阶段来分析车的牵引力和发动机的功率的变化情况 从静止开始的匀加速直线运动过程 车受的阻力是定值 牵引力f1也是定值 而功率在不断增大 当车达到额定功率后 由于牵引力f1大于车受的阻力f 车的速度还要增加 而功率保持不变 所以牵引力会逐渐变小 车做变加速直线运动 当牵引力逐渐变小到和阻力相等时 车做匀速运动 牵引力与功率保持不变 答案 1 匀加速过程 牵引力不变 功率逐渐增大 变加速过程 牵引力逐渐减小 功率不变 解析 2 车受的阻力f kmg 0 06 5000 10n 3 103n 由牛顿第二定律有f1 f ma 得f1 8 103n 由pm f1v1 f1at1 得t1 10s 3 设t1 10s末的速度为v1 t1时间内的平均速度为v 则v1 at1 10m s v 5m s 所以p f1v 40kw 4 p f1v1 80kw 5 由pm fvm得vm 26 7m s 答案 2 10s 3 40kw 4 80kw 5 26 7m s 误区警示 1 分清是恒定功率起动还是匀加速起动 然后按相应起动规律求解 解决机车起动问题时应注意的问题 教师备用 例2 1 汽车的质量为4 103kg 额定功率为30kw 运动中阻力大小恒为车重的0 1倍 汽车在水平路面上从静止开始以8 103n的牵引力出发 求 g取10m s2 1 经过多长的时间汽车达到额定功率 答案 1 3 75s 答案 2 7 5m s 3 4 7m s 2 汽车达到额定功率后保持功率不变 最大速度多大 3 汽车加速度为0 6m s2时速度多大 针对训练2 1 重为2 104n的汽车 在水平路面上行驶 若保持40kw的输出功率不变 阻力为车重的0 02倍 求 1 汽车以恒定的功率起动后能达到的最大速度 答案 1 100m s 2 行驶150m后 速度从10m s增加到20m s 此时汽车的加速度大小 答案 2 0 8m s2 达标测评随堂演练 检测效果 1 关于功率的概念 以下说法正确的是 a 功率大说明物体做功多b 功率小说明物体做功少c 机器做功越多 其功率越大d 机器做功越快 其功率越大 d 解析 功率反映做功的快慢 不能反映做功的多少 功率大时 做功不一定多 故只有d正确 2 多选 设匀速行驶的汽车 发动机功率保持不变 则 a 路面越粗糙 汽车行驶得越慢b 路面越粗糙 汽车行驶得越快c 在同一路面上 汽车不载货比载货时行驶得快d 在同一路面上 汽车不载货比载货时行驶得慢 ac 解析 汽车匀速行驶时 运动速度最大 此时牵引力等于汽车受到的阻力 故最大速度vm 而汽车在越粗糙的路面上 重力越大时所受阻力越大 最大速度越小 所以a c正确 b d错误 3 水平恒力f作用在一个物体上 使该物体沿光滑水平面在力的方向上移动距离l 恒力f做的功为w1 功率为p1 再用同样的水平力f作用在该物体上 使该物体在粗糙的水平面上在力的方向上移动距离l 恒力f做的功为w2 功率为p2 下列选项正确的是 a w1p2b w1 w2 p1p2d w1 w2 p1 p2 c 解析 两次的力和位移均相同 故做的功相