物理鲁科版（2019）必修第二册 1.2功率课件

第2节功率必备知识自我检测一、功率1.定义:力所做的功W与完成这些功所用的时间t之比,称为功率。2.单位:瓦特,简称瓦,符号是W。3.标矢性:功率是标量。4.物理意义:表示做功快慢的物理量。必备知识自我检测二、常见机械的功率1.额定功率:每一种动力机械都有一个长时间工作的最大允许功率,这个功率称为机械的额定功率。2.实际功率:动力机械实际工作时的输出功率。3.为了保证机械的安全,工作时尽量使P实≤P额。必备知识自我检测三、功率与力、速度的关系1.推导:如果物体沿位移方向受的力是F,从计时开始到时刻t这段时间内,发生的位移是s,则力在这段时间内所做的功W=Fs,功率2.结论:一个沿着物体位移方向的力对物体做功的功率,等于这个力与物体速度的乘积。必备知识自我检测3.应用:由功率速度关系式知,汽车、火车等交通工具和各种起重机械,当发动机的功率P一定时,牵引力F与速度v成反比,要增大牵引力,就要减小速度;要增大速度,就要减小牵引力。当v一定时,牵引力F与功率P成正比。必备知识自我检测1.正误辨析(1)功率大,做功一定多。(

)解析:功率与做功多少没有必然联系,功率大,做功不一定多,但做功一定快。答案:×(2)由公式P=Fv可知,功率P一定与速率v成正比。(

)解析:公式中的三个量,只有在其中一个量不变的情况下,才能判断其他两个量的关系。答案:×必备知识自我检测(3)发动机不能在实际功率等于额定功率的情况下长时间工作。(

)解析:发动机可以在实际功率小于或等于额定功率情况下长时间工作,为避免发动机受到损害,应避免它在实际功率大于额定功率状态下长时间工作。答案:×(4)汽车爬坡时,常常换用低速挡,以增大牵引力。(

)解析: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。答案:√必备知识自我检测B.由P=Fv只能求某一时刻的瞬时功率C.由P=Fv可知,汽车的功率与它的速度成正比D.功率是表示做功快慢的物理量,而不是表示做功多少的物理量解析:由P=知,只要知道W和t就可求出时间t内的平均功率,故A错误;P=Fv可以计算平均功率也可以是瞬时功率,取决于速度是平均速度还是瞬时速度,故B错误;从P=Fv知,当F不变的时候,汽车的功率和它的速度是成正比的,当F变化时P与v关系不确定,故C错误;由功率的物理意义可知,功率是表示机械做功快慢的物理量,而不是表示做功多少的物理量,故D正确。答案:D问题一问题二随堂检测对公式P=和P=Fv的理解情境导引一辆汽车载重时和空车时,在公路上以相同的速度行驶。(1)两种情况下汽车的输出功率、牵引力是否相同?(2)你认为输出功率可能与哪些因素有关?要点提示:(1)汽车载重时输出功率较大、牵引力较大。(2)输出功率可能与牵引力、速度有关。问题一问题二随堂检测知识点拨1.公式P=和P=Fv的比较问题一问题二随堂检测2.公式P=Fv中三个量的制约关系

定值各量间的关系应用P一定F与v成反比汽车上坡时,要增大牵引力,应换低速挡减小速度v一定F与P成正比汽车上坡时,要使速度不变,应加大油门,增大输出功率,获得较大牵引力F一定v与P成正比汽车在高速路上,加大油门增大输出功率,可以提高速度画龙点睛

P=Fv可以理解为“某力的功率等于力与在力方向上速度的乘积”,也可以理解为“某力的功率等于速度与在速度方向上此力的分力之积”。问题一问题二随堂检测实例引导例1如图所示,质量为m=2kg的木块在倾角θ=37°的斜面上由静止开始下滑,木块与斜面间的动摩擦因数为μ=0.5,已知:sin37°=0.6,cos37°=0.8。(g取10m/s2)求:(1)前2s内重力做的功。(2)前2s内重力的平均功率。(3)2s末重力的瞬时功率。问题一问题二随堂检测解析:(1)木块所受的合外力F合=mgsin

θ-μmgcos

θ=mg(sin

θ-μcos

θ)=2×10×(0.6-0.5×0.8)

N=4

N(3)木块在2

s末的速度v=at=2×2

m/s=4

m/s2

s末重力的瞬时功率P=mgvsin

θ=2×10×4×0.6

W=48

W。答案:(1)48J

(2)24W

(3)48W问题一问题二随堂检测规律方法

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,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。(3)若求瞬时功率,需明确是哪一时刻或哪一位置的功率,应用公式P=Fv,如果F、v不同向,则投影到相同方向再计算。问题一问题二随堂检测变式训练1一个质量是1.0kg的物体,从地面上方20m高处开始做自由落体运动,g取10m/s2,求:(1)前1s内重力对物体做功的功率。(2)1s末重力对物体做功的功率。(2)1

s末物体的瞬时速度v=gt=10

m/s,功率P=mgv=100

W。

答案:(1)50W

(2)100W问题一问题二随堂检测机车启动的两种方式情境导引汽车以不同的方式启动,一次保持发动机的功率不变,一次保持加速度不变,请思考:(1)发动机的功率不变时,汽车的加速度能否保持不变?(2)汽车的加速度不变时,发动机的功率能否保持不变?要点提示:(1)根据P=Fv,功率不变,速度增大时,牵引力必定减小,由牛顿第二定律可知,汽车的加速度减小。(2)加速度不变,则牵引力不变,由P=Fv可知,随着速度的增大,发动机的功率不断增大。问题一问题二随堂检测知识点拨1.机车以恒定功率启动(1)运动过程分析:问题一问题二随堂检测(2)运动过程的v-t关系图像如图所示:问题一问题二随堂检测2.机车以恒定加速度启动(1)运动过程分析:问题一问题二随堂检测(2)运动过程的v-t关系图像如图所示:(3)特点:①当实际功率小于额定功率时做匀加速直线运动;②当达到额定功率后做加速度减小的变加速运动,当加速度为零时达到最大速度。问题一问题二随堂检测3.机车启动过程中几个物理量的求法

问题一问题二随堂检测画龙点睛

1.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。问题一问题二随堂检测实例引导例2在水平路面上运动的汽车的额定功率为100kW,质量为10t,设阻力恒定,且为车重的

。(g取10m/s2)(1)求汽车在运动过程中所能达到的最大速度。(2)若汽车以0.5m/s2的加速度从静止开始做匀加速直线运动,这一过程能维持多长时间?(3)若汽车以不变的额定功率从静止启动后,当汽车的加速度为2m/s2时,速度多大?问题一问题二随堂检测答案:(1)10m/s

(2)13.3s

(3)3.3m/s问题一问题二随堂检测规律方法

用公式P=Fv处理机车启动问题时应注意的问题(1)公式P=Fv中的F指的是机车的牵引力,而不是合外力。(2)只有机车匀速运动时,牵引力F才等于它受到的阻力f大小。(3)机车以恒定加速度启动时,匀加速结束时的速度并没有达到最终匀速运动的速度vmax。问题一问题二随堂检测变式训练2一辆质量为2.0×103kg的汽车以额定功率P0=6.0×104W在水平公路上行驶,汽车受到的阻力为一定值,在某时刻汽车的速度为v1=20m/s,加速度为a1=0.50m/s2。(g取10m/s2)(1)汽车所能达到的最大速度vmax是多大?(2)若汽车从静止开始做匀加速直线运动(不是额定功率行驶),加速度大小为a2=1.0m/s2,则这一过程能维持多长时间?问题一问题二随堂检测解析:(1)汽车以额定功率P0行驶,速度为v1时,有F1-f=ma1①,P0=F1v1②,将数据代入③④中,解得f=2.0×103

N,vmax=30

m/s。(2)汽车由静止启动后,随着速度的增大,牵引力的功率逐渐变大,当功率达到额定功率时,机车达到匀加速直线运动所能达到的最大速度v2,设此过程中机车的牵引力为F2,由牛顿第二定律得F2-f=ma2⑤,又P0=F2v2⑥,v2=a2t2⑦,联立解得v2=15

m/s,t2=15

s。答案:(1)30m/s

(2)15s问题一问题二随堂检测1.一质量为m的木块静止在光滑的水平面上,从t=0开始,将一个大小为F的水平恒力作用在该木块上,在t=T时刻F的功率是(

)答案:B问题一问题二随堂检测解析:两个质量相同的小球下降的高度相同,根据W=mgh知,重力做功相同,竖直下抛的物体有初速度,所以到达地面所用时间短、速度大,故平均功率、瞬时功率较大,选项B、C正确。答案:BC问题一问题二随堂检测3.假