人教版物理必修二7.3-功率.ppt

1、,三 功率,第七章 机械能守恒定律,例1、把1吨的货物匀速提到预定的高度。起重机甲在 1min 内完成；起重机乙在 30s 内完成。 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：,例2、起重机甲在 30s 内把1吨的货物匀速提高了10m；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

2、与讨论：,功率,2、单位：在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，符号是W，1W1J/s 技术上常用千瓦（kW）作为功率的单位，1kW1000W。,1、定义：功跟完成这些功所用时间的比值，叫做功率。,3、物理意义：反映力对物体做功的快慢。,比值法,还有哪些学过的物理量也是用比值法定义的？,4、功率是标量,额定功率、实际功率,1、额定功率：是指机器正常工作时的最大输出功率，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、注意：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

3、定功率。,平均功率、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。,平均功率：描述在一段时间内做功的平均快慢,瞬时功率：表示在某一时刻做功的快慢,当 t 很短很短时，此式表示瞬时功率,当 t 表示一段时间时，此式表示平均功率,一个物体在水平恒力F的作用下，以速度v匀速直线运动了一段时间t，试求这段时间t内恒力F做功的功率?,思考与推理,瞬时功率：功率与速度的关系,思,考,讨,论,当力F 和位移s之间有一夹角时，如何表示功率？,P=Fvcos,功率的另一种表达式,WFscos,PFvcos,PvFcos,PFvc

4、os,功率与速度的关系,PF v cos,若v表示瞬时速度，则P 表示瞬时功率,若 v表示平均速度，则P 表示平均功率,对于公式 P = F v 1、当P 一定时，F 和 v 有什么关系？ 2、当F 一定时，P 和 v 有什么关系？ 3、当v 一定时，F 和 P 有什么关系？,当F与v同方向时（0），PFv,反比,正比,正比,2、定义式：,小结,1、物理意义：表示做功快慢的物理量,3、计算式：P = F v cos,该式一般用于求平均功率,4、单位：在国际单位制中 瓦特 W,该式用于求瞬时功率、平均功率,例3、质量为5kg的物体，从100m高处自由下落，不计空气阻力。（g=10m/s2）求：

5、（1）在下落前3s内重力对物体做功是多少？ （2）前3s内重力的平均功率是多少？ （3）第3秒末重力对物体做功的瞬时功率是多少？ (4)若该物体仍从100m高处，以v0=10m/s的 速度水平抛出，上述问题结果如何？,2004年9月26日中国上海承办F1方程式赛车比赛。喜欢赛车的同学有没有注意到这样的细节，如果有的车辆上装了摄像机，那么没装的赛车上也要加载与摄像机同质量的配重。以保证比赛的公平性。,思考：为何这么做？,思考1: 为什么汽车上坡速度要比在平地上行驶的速度小得多呢？,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。,思

6、考2.为什么同样一辆机动车，满载时的行驶速度一般比空载时小得多？,当机械发动机的功率一定时，速度与牵引力成反比，满载时的牵引力大于空载时的牵引力，所以满载时的速度比空载时的速度小得多。,在公式P=Fv中，P保持不变时，是否可将作用力无限地减小，以使运动物体的速度无限地增大。你认为在实际中可能做到吗？,思考3：,根据a=（F-f）/m，而f不可能无限小，当F=f时，加速度a=0，速度v不再增加，即达到最大速度，从而以此速度做匀速运动，所以速度不可能无限增大。,(1)某同学骑电动自行车,在松软的沙地里,需要克服较大的阻力,原因是什么? 如在平坦的柏油路上骑,需要克服的阻力就小,又是何原因? 同一个

7、人,爬同一个山坡,都是发挥最大功率时,负重爬山要比空身爬山的速度小还是大?,一些常见机械做功的功率： (1)汽车发动机：5x10415x104W (2)摩托车约为：2x103W (3)喷气客机：2x108W (4)火箭：1x1013W (5)万吨巨轮：106W,当a=0 v=vm vm=P额/F牵 =P额/F阻,加速度减小的加速运动,匀速运动,F阻,F牵,A B C,vA= 0,vC= vm,1.汽车以恒定功率启动,F阻,F牵,F牵,F阻,注：F阻一定，P=F牵v F牵-F阻=ma ,机车的两种启动方式,注：机车以恒定功率启动的v-t图象如下所示：,先做加速度逐渐减小的变加速直线运动，最终以最

8、大速度做匀速直线运动。,A,C,匀加速运动,匀速运动,A B,vB= P额/F牵,vA=0,vC=vm,F牵不变,2.汽车以恒定加速度启动,C,F阻,F阻,F阻,F牵,F牵,F牵,注：F阻一定，P=F牵v F牵-F阻=ma ,P,当a=0 v=vm vm=P额/F牵 =P额/F阻,注：机车以恒定加速度启动的vt图象如下所示:,先做匀加速直线运动，再做加速度逐渐减小的变加速直线运动，最终以最大速度 做匀速直线运动。,vB= P额/F牵,A,B,C,1.下列关于汽车运动的论述，不正确的是( ) A.汽车以额定功率启动后做变加速运动，速度、加速度均逐渐增大 B.汽车以额定功率启动后做变加速运动，速度

9、逐渐增大，加速度逐渐减小，加速度为0时，速度最大 C.汽车匀速行驶时最大允许速度受发动机额定功率的限制，要提高最大允许速度，必须增大发动机的额定功率 D.汽车在水平路面上以额定功率P行驶，当牵引力F与阻力f平衡时，汽车的最大速度vm=P/f,A,2、汽车发动机的额定功率P=60KW，汽车质量m=5.0103kg,汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重0.1倍， 求： （1）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？ （2）汽车从静止开始，保持a=0.5m/s2的加速度作匀加速直线运动，这一过程维持多长时间？,解:(1)当汽车达到最大速度时，a=0,此时F=f=mg,而P=FVm, 所以V

10、m=P/mg=12m/s. (2)匀加速运动的加速度 a=(F-mg)/m,设保持匀加速时间为t0，匀加速能达到的最大速度为Vm，则此时Vm=at0,P=FVm,解得t0=16s.,3.假定额定功率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2103 kg，如果汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度为2 m/s2，运动过程中阻力不变，求： (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. (3)3 s末汽车的瞬时功率多大？ (4)速度为16 m/s时汽车的加速度多大？,答案： (1)4103 N (2)5 s (3)48 kW (4)0.5 m/s2

11、,【解析】 (1)当汽车达到最大速度时,F=Ff,则:P额=Ffvm 解得:,(4)16 m/s10 m/s.此时汽车发动机的功率已为额定功率， 牵引力为： 所以汽车的加速度为： =0.5 m/s2,(2)在匀加速阶段，由牛顿第二定律得：F-Ff=ma 解得: F=Ff+ma=(4103+21032) N=8103 N,当汽车达到额定功率时:P额=Fv 解得:,匀加速运动的时间为:,(3)汽车匀加速运动的时间为5 s，3 s末汽车处于匀加速阶段,则: t=3 s时,v=at=23 m/s=6 m/s P=Fv=81036 W=48 kW,（1）由题意得：m=5000kg, P=9.0104 W

12、 F阻=kmg=0.05500010N=2.5103N 根据：P额=F阻vm 得:vm=P额F阻 =9.01042.5103 m/s=36 m/s,【解析】,4.质量为5t的汽车,额定功率为P=90kW,设汽车运动时阻力恒为车重的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),根据牛顿第二定律有: F牵F阻=ma F牵=F阻+ma=4.5103N 匀加速运动完毕时有:P=P额 根据：P额=F牵v 得：v=P额F牵=9.0104 4.5103m/s=20m/s,（

13、2）汽车做匀加速直线运动完毕时,功率达到最大输出功率,即额定功率,根据：v=at 得：t=va=50s 错误解法:vm=at t=vma=90s ,5、汽车在水平直线公路上行驶，额定功率为Pe=80 kW，汽车行驶过程中所受阻力恒为f=2.5103 N，汽车的质量M=2.0103 kg。若汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度的大小为a=1.0 m/s2，汽车达到额定功率后，保持额定功率不变继续行驶。 求：（1）汽车在整个运动过程中所能达到的最大速度； （2）20 s末汽车的瞬时功率； （3）当汽车的速度为5 m/s时的瞬时功率； （4）当汽车的速度为20 m/s时的加速度。,6、人的心脏每跳

14、一次大约输送810-5 m3的血液，正常人血压（可看做心脏压送血液的压强）的平均值约为1.5104 Pa，心跳约每分钟70次，据此估测心脏工作的平均功率为 W,7、跳绳是一种健身运动，设某运动员的质量是50 kg ，1 min 跳绳180 次假定在每次的跳跃中，脚与地面的接触时间为跳跃一次所需时间的2/5，求该运动员跳绳时克服重力做功的平均功率（取g=10 m/s2）,8、如图所示,演员正用三个鸡蛋进行杂技表演鸡蛋从左手运动到右手的时间大约为0.8秒.由图可估算出他将抛鸡蛋的平均功率最接近于（） A.0.5W B.1.5W C.2.5W D.3.5W,鸡蛋从左手运动到右手的时间大约为0.8秒,

15、 所以每个鸡蛋上升的时间为0.4s 上升高度h=1/2gt2=0.8m, 两个鸡蛋大约重1N,所以3个鸡蛋重1.5N,上升0.8m, 演员做功1.5X0.8J=1.2J, 故平均功率P=1.2/0.8W=1.5W,9、如图质量为m的汽车在水平路面上启动，运动过程中的速度图象，Oa为过原点的倾斜直线，ab段表示以额定功率行驶时的加速阶段，bc段是与ab段相切的水平直线，则下述说法正确的是（ BC ） A.t1t2时间内汽车牵引力做功为 B.0t1时间内汽车做匀加速运动且功率逐渐增大 C.t2t3时间内汽车的牵引力最小，与阻力相等 D.t1t2时间内汽车的牵引力逐渐在增大,10、一辆汽车在平直的公路上运动，运动过程中先保持某一恒定加速度，后保持恒定的牵引功率，其牵引力和速度的图像如图所示若已知汽车的质量m，牵引力F1 和速度v1及该车所能达到的最大速度v3 则根据图像所给的信息，能求出的物理量是（ ） A.汽车运动中的最大功率为F1v1 B.速度为v2时的加速度大小为 F1V1/mV2 C.汽车行驶中所受的阻力为 F1V1/V3 D.恒定加速时，加速度为 F1/m,11、如图所示为牵引力F和车速倒数 的关系图象若汽车质量为2103kg，