第4章 第7节　功率+第8节　能源的利用与开发

1、.第七节功率第八节能源的利用与开发学 习 目 标知 识 脉 络1.理解功率的概念，能运用功率的定义式P进展有关计算重点2理解公式PFv的意义，能用于分析、计算和解释有关机动车的运动问题重点、难点3知道能源及其分类，理解能源危机和环境污染.功 率1定义：单位时间内做功的多少，用符号P表示2定义式：P.3单位：国际单位制中功率的单位是瓦特，简称瓦，符号是W,1 W1 J/s.常用单位：千瓦kW1 kW1_000 W.4意义功率是标量，它是表示物体做功快慢的物理量1力越大，做功越快×2功率越大表示做的功越多×3功率表示做功的快慢去过泰山的同学会遇到挑山工，假设挑山工和缆车将一样的

2、货物运至山顶，两者对货物做的功一样吗？做功的功率一样吗？图4­7­1【提示】两者对货物做的功都等于抑制重力做的功，由于将一样的货物运往一样高度的山顶，两者做一样的功，而用缆车运送货物所用时间远小于挑山工的用时，根据功率定义知缆车的做功功率远大于挑山工的做功功率如图4­7­2是解放军正用吊车将一台坦克车从码头上吊起装上舰船图4­7­2讨论1：将质量为m的坦克车匀速吊起，坦克车在t时间内匀速上升h高度怎样计算吊车的功率？【提示】吊车对坦克车做的功Wmgh.功率P.讨论2：假设坦克车在一样的时间内匀加速上升h的高度，吊车的功率是变大还是变小

3、？【提示】变大匀加速吊起，拉力增大，吊车做的功增多，时间一样，功率变大1功是能量转化的量度，而功率表示做功的快慢，所以从能量转化的角度看，功率也是反映能量转化快慢的物理量2功率是标量，虽然功率也有正负之分，但功率的正负只是用来表示是动力做功的功率还是阻力做功的功率，在应用中一般不强调功率的正负3功率的计算公式P适用于任何情况下的功率计算，求得的功率是这段时间t内的平均功率，但在这段时间内功率可能是变化的1在一次举重比赛中，一名运发动将质量为127.5 kg的杠铃举起历时约2 s，该运发动在举起杠铃运动中的平均功率约为图4­7­3A几十瓦左右B一千瓦左右C几十千瓦左右D几百千

4、瓦左右【解析】设举重运发动将杠铃举高1.7 m，那么P1 083.75 W.【答案】B2如图4­7­4所示是甲、乙两物体做功与所用时间的关系图像，那么甲物体的功率P甲与乙物体的功率P乙相比图4­7­4AP甲P乙BP甲P乙CP甲P乙D无法断定【解析】根据功率的定义式P可知，在功与所用时间的关系图像中，直线的斜率表示时刻的功率因此，由图线斜率可知P甲P乙，选项B正确【答案】B3人的心脏每跳一次大约输送8×105 m3的血液，正常人血压可看做心脏输送血液的压强平均值约为1.5×104 Pa，心跳约每分钟70次，据此估测心脏工作的平均功率约为

5、多少【解析】设血压为p，作用于横截面积为S的一个直血管内的流体上，在时间t内流体因压力的作用而挪动了一定的间隔 l，如下图，那么压力做功为WpSlpV，V指流体的体积因此，心脏在每分钟所做的功应为WnpV70×1.5×104×8×105 J84 J故心脏工作的平均功率为P W1.4 W.【答案】1.4 W求解功率时应该注意的问题1首先要明确是求哪个力的功率，是某个力的功率，还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，起重机的功率是指起重机钢丝绳拉力的功率2利用公式P求出的一般是平均功率，而在t0时，可认为P是瞬时功率功 率 与 力、 速 度

6、的 关 系1力F的功率：当力F的方向与位移s的方向一样时，PFv.2平均功率：P求的是t时间内的平均功率；PFvcos 中，假设v为平均速度，那么P就是平均功率瞬时功率：PFvcos 中，假设v为瞬时速度，那么P为瞬时功率3额定功率与实际功率定义特点联络额定功率机械正常工作时，允许到达的最大功率不同机械额定功率可能不同，但同一机械额定功率不变为了机械的平安P额P实实际功率机械实际运行的功率同一机械实际功率随工作情况而变1机械可以在实际功率等于额定功率的情况下长时间工作2当发动机的功率一定时，速度越大，汽车的牵引力越大×3当输出功率一定时，速度和牵引力成反比如图4­7

7、3;5所示，越野车比赛时，汽车爬坡要使用低速挡汽车使用低速挡的目的是什么？图4­7­5【提示】汽车爬坡需要的牵引力变大，根据PFv，在功率一定的情况下要减小速度汽车以不同方式启动，一次以恒定功率启动，一次匀加速启动图4­7­6讨论1：用公式PFv研究汽车启动问题时，力F是什么力？【提示】F是汽车的牵引力讨论2：以恒定功率启动时，汽车的加速度变化吗？做什么运动？【提示】汽车以恒定功率启动，根据PFv，v增大，F减小，加速度减小，故加速度变化，汽车做变加速运动1关系式PFv中各物理量间的关系1同体关系关系式PFv中的P、F、v是对应于同一个物体的三个物理量，

8、对于不在同一物体上的情况没有意义2同时关系P、F、v三个量中任意一个物理量都是可以变化的，应用关系式PFv进展分析时，这三个物理量一定要对应于运动物体的同一时刻3同向关系F、v是两个矢量，必须具有一样的方向，假设二者方向不同，成一定夹角时，该关系式变形为PFvcos .2机车启动的两种方式1机车以恒定功率启动的运动过程这一启动过程的v­t关系图象如图4­7­7所示图4­7­7只有当机车的牵引力与所受阻力大小相等时，机车才能到达最大速度，即vmax.在加速过程中，加速度是逐渐减小的，假如知道某时刻的速度，就可求得此时刻的加速度2机车以恒定加速度启

9、动的运动过程这一启动过程的v­t关系图象如图4­7­8所示图4­7­8由牛顿第二定律得Ffma，所以牵引力Ffma定，当PP额时，匀加速运动的最大速度vmax.由vmaxa定t得，匀加速运动持续的时间t.4如图4­7­9所示，在光滑的程度面上放着一个质量为10 kg的木箱，拉力F与程度方向成60°角，F2 N木箱从静止开场运动，4 s末拉力的瞬时功率为图4­7­9A0.2 WB0.4 WC0.8 WD1.6 W【解析】木箱的加速度a0.1 m/s2,4 s末的速度vat0.4 m/s，那么瞬时功

10、率PFvcos 0.4 W，B正确【答案】B5质量为m的汽车行驶在平直公路上，在运动中所受阻力不变，当汽车的加速度为a，速度为v时，发动机功率为P1；当功率为P2时，汽车行驶的最大速度为A.B.C.D.【解析】由题意知Ffma，P1Fv，由以上两式得f.当功率为P2时，汽车行驶的最大速度vm，B正确【答案】B6假定额定功率为80 kW的汽车，在平直的公路上行驶的最大速度为20 m/s，汽车质量为2×103 kg，假如汽车从静止开场做匀加速直线运动，加速度为2 m/s2，运动过程中阻力不变，求： 【导学号：35390078】1汽车所受的恒定阻力大小；2汽车匀加速运动的最长时间【解析】1

11、依题意：当汽车到达最大速度时，F牵f那么：P额fvm得：f4×103 N.2在匀加速阶段：据牛顿第二定律有：F牵fma得：F牵fma8×103 N当汽车到达额定功率时：P额F牵v得：v10 m/s匀加速时间：t5 s.【答案】14×103 N25 s机车启动的几个问题1机车的最大速度vmax的求法，机车到达匀速前进时速度最大，此时牵引力F等于阻力f，故vmax.2匀加速启动最长时间的求法，牵引力Fmaf，匀加速的最后速度vmax，时间t.3瞬时加速度的求法，据F求出牵引力，那么加速度a.能 源 的 分 类、 危 机 与 开 发1能源分类1化石能源：煤、石油、天然气

12、2一次能源与二次能源：一次能源：直接取之于自然界，未经人类加工转换的能源按是否可以再生，可分为可再生能源和不可再生能源二次能源是指从一次能源直接或间接转化而来的能源如电能、氢能、焦炭等2能源危机目前世界上消耗的能源主要是煤、石油、天然气等矿物质，它们分别还可以开采200年、40年和60年左右我国能源消费总量已位居世界第二位，随着经济的迅速增长和群众文化生活程度的进步，能源消费总量将急剧增加，能源短缺的现象更为严重3环境污染能源的大量使用给人类的生存环境带来灾难酸雨、温室效应、臭氧层破坏、城市热岛效应、土壤酸性化、生态平衡的破坏对人类已不再陌生，海平面升高、暴雨和干旱增多，严重威胁着人类及各种生

13、物的生存4能源的开发核能、风能、太阳能、水能、地热能、生物质能、海洋能、氢能等是人类将来大力开发的新能源1由于自然界的能量守恒，所以不需要节约能源×2能量永远不会增加或减少，只能转化或转移3由于能源危机，所以要不断开发新能源如图4­7­10所示是我国能源构造的统计图，请根据此图数据完成下面两个问题：图4­7­101总结出我国能源构造或能源现状的规律2试着提出解决这种现状的合理化建议【提示】1我国的能源构造主要以煤为主；我国的能源消耗中不可再生能源占据的比例过大，构造不合理；我国能源消耗中可再生能源的比例过小2建议：节能降耗；开发新能源；开发可再

14、生能源如太阳能、风能等图4­7­11讨论1：既然能量是守恒的，为什么当今社会会出现能源危机？【提示】能源利用的过程中，能量在总的数量上并没有减少，但在可以利用的品质上降低了，所以会出现能源危机讨论2：解决能源危机的途径是什么？【提示】一是节约能源，二是开发新能源1人类与能源的关系1有利方面：能源的利用给人类的生活带来了极大的改善，人类社会每一次重大的经济飞跃和消费革命，都与新的能源和动力机械的利用亲密相关，能源消耗的多少已经成为一个国家和地区经济开展程度的重要标志2不利方面：能源的大量使用会给环境带来极大的破坏，如大气污染、温室效应、酸雨等，对人类造成很大的危害2常规能源和

15、新能源的转化途径7煤、石油、天然气和生物质能作为能源的共同特点是A都为可再生能源，取之不尺，用之不竭B都为不可再生能源，用一点，少一点C都为来自太阳辐射的能量D都为污染环境的能源【解析】煤、石油、天然气是不可再生能源，对环境污染严重，生物质能是可再生能源，对环境无污染或污染少，但它们都来自太阳辐射因此，选项C正确，其他选项均错【答案】C8关于能源的利用，以下说法中不正确的选项是A由于我国煤和石油的储量无限，所以太阳能和核能的开发在我国根本没有必要B能源的利用过程，本质是能的转化和转移过程C如今人类社会使用的能源主要是煤、石油和天然气D煤、石油和天然气的化学能归根到底来自太阳能【解析】石油、煤等为非再生的能源，储量有限，能源的利用中虽然总量不变，但品质降低，可再利用能源越来越少，所以新能源的开发和利用是当今世界各国面临的课题，A错，B、C、D对【答案】A9能源短缺和环境恶化指的是煤炭和石油的开采与技术有关，在当前技术条件下，煤炭和石油的开采是有限的，这叫能源短缺煤炭和石油资源是有限的，以今天的开采和消耗速度，石油储藏将在百年内用尽，煤炭资源也不可能永续，这叫能源短缺煤炭和石油具有很大的气味，在开采、存放和使用过程中这些气