高中物理人教必修2课件7.3功率

1、,第七章：机械能守恒定律,第 3 节：功率,1. 理解功率的概念，能运用功率的定义式 P = W/t 进行有关的计算。 2. 理解额定功率和实际功率的概念。 3. 了解平均功率和瞬时功率的含义。 4. 根据平均功率的定义式，推导 P = Fv，并能用于分析、计算和解释有关现象。 5. 能分析汽车发动机功率一定时,牵引力与速度之间的关系。 6. 通过对各种机械的功率的探究和有关功率的测量，认识功率概念在生活中的应用。,首先通过比较一头牛和一台耕地机、一个人和收割机、人和抽水机的做功快慢，引出功率的概念和定义式，并通过对动力机械分析，讨论额定功率和实际功率。根据对物体做功的定义和运动学公式导出功率

2、与速度的关系，得到平均功率和瞬时功率的计算式，最后分析机车的启动问题。 利用功率的概念可以得到它的定义式： P = W/t，继续推导可以得到瞬时功率的公式： P = Fv，通过两道习题，让学生掌握平均功率和瞬时功率的求解。利用瞬时功率 P = Fv 和运动学的知识来讨论机车的启动问题。,一台耕地机一天能耕地约 20亩田地,一头牛一天能耕地 5 亩田地,谁做功更快？,一部收割机一天能收割数十亩水稻,一个农民一天能收割一亩水稻,谁做功更快？,抽水机抽水,人挑水,谁做功更快？,如何判断做功快慢？,一、功 率,1. 定义：功与完成这些功所用时间的比值，叫作功率。,2. 公式：,1 W1 J/s,3.

3、物理意义：反映物体做功的快慢。,4. 单位：瓦特（国际单位制）,简称瓦，符号是 W,5. 功率是标量,小 资 料,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，在这段时间 t 内恒力 F 做功的功率多大?,二、功率与速度的关系,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,分别可以用哪个公式求平均功率和瞬时功率？,平均功率与瞬时功率,1. 求平均功率,（v 是平均速度）,2. 求瞬时功率,（v 是瞬时速度）,比较常用,1. 质量为 2 kg 的物体，受到 24 N 的竖直向上的拉力作用，由静止开始向上运动了 5 s，求： (取 g10

4、 m/s2),(1) 5 s 内拉力对物体所做的功； (2) 5 s 内拉力的平均功率； (3) 5 s 末拉力的瞬时功率。,解：首先分析物体的受力情况，如图 所示，其中 F 为拉力，mg 为重力，物体受一个大小为 4 N 的合力，方向向上由牛顿第二定律得物体的加速度,(2) 5 s 内拉力的平均功率为 P F v 245 W120 W (3) 5 s 末拉力的瞬时功率为 PFv2410 W240 W,(1) 5 s 内拉力 F 对物体所做的功为 WFs2425 J600 J,1. 质量 m = 2 kg 的木块在倾角为 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 0.5。已知：s

5、in37 = 0.6，cos 37= 0.8，g = 10 m/s2。求：,（1）前 2 s 内重力做的功。 （2）前 2 s 内重力的平均功率。 （3）2 s 末重力的瞬时功率。,（1）48 J,（2）24 W,（3）48 W,汽车上坡,汽车在行驶的过程中，发动机的功率有没有变化？怎么变？,额定功率：是指机器正常工作时的最大输出功率，机器铭牌上会有标记。,额定功率与实际功率,实际功率：是指机器在工作中实际输出的功率。,实际功率总是小于或等于额定功率，机器只能在短时间内使实际功率略大于额定功率，不允许长时间超过额定功率工作。,汽车在行驶的过程中，发动机的最大功率等于额定功率。,汽车加速运动的情

6、况有两种：,汽车的功率,汽车的功率,汽车的牵引力,汽车的瞬时速度,1. 以额定功率 P额 启动;,2. 在恒定的牵引力 F 作用下启动。,瞬时速度 v ,牵引力 F ,加速度 a ,F额 f阻 a 0,F额 = f阻，a = 0 v 最大,结论：在额定功率下，当汽车做匀速运动时，速度最快。,以额定功率 P额启动,瞬时速度 v ,牵引力 F ,加速度 a ,F额 f阻 a 0,F额 = f阻，a = 0 v 最大,变加速,匀速,以额定功率 P额启动,vm,例 2. 汽车发动机的额定功率为 60 kW，车的质量为 5 t， 在水平路面上行驶时，阻力是车重的 0.1 倍，g = 10 m/s2。 汽

7、车保持额定功率不变从静止启动后: (1) 汽车所能达到的最大速度是多大？ (2) 当汽车的加速度为 2 m/s2 时速度多大？ (3) 当汽车的速度为 6 m/s 时加速度多大？,(1) 12 m/s,(2) 4 m/s,(3) 1 m/s2,1. 没有达到最大速度时，有瞬时加速度,2. 达到最大速度时，a = 0,注意：发动机的功率指牵引力的功率而不是指合外力或阻力的功率。,汽车的两种运动状态,2. 一辆质量为 2 t 的农用汽车，其发动机额定功率为 30 kW，它在水平路面上行驶时能达到的最大时速为 54 km/h。若汽车以额定功率从静止开始加速，当其 速度达 v = 36 km/h 时的

8、瞬时加速度是多大？,0.5 m/s2,F f,以恒定的牵引力F启动,先匀加速再变加速最后匀速，当 F = f 时速度最大,例3. 一辆汽车的额定功率为 100 kW，质量为 1.0104 kg，设阻力恒为车重的 0.1 倍，取 g10 m/s2。 (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 0.5 m/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 8 m/s 时，汽车的加速度有多大？,1. 功 率,2. 功率与速度的关系,平均功率与瞬时功率,额定功率与实际功率,3. 汽车的功率,以额定功率 P额 启动,以恒定的牵引力 F 启

9、动,1. 一个小球做自由落体运动，在第 1 s 内重力做功为W1，在第 2 s 内重力做功为 W2，在第 1 s 末重力的瞬时功率为P1，在第2 s 末重力的瞬时功率P2，则W1 :W2 及 P1 : P2 分别等于 ( ),A. 1:1 1:1 B. 1:2 1:3 C. 1:3 1:2 D. 1:4 1:2,C,2. 质量 4 t 的机车，发动机的最大输出功率为 100 kW，运动阻力恒为 2103 N，试求： (1) 当机车由静止开始以 0.5 m/s2 的加速度沿水平轨道做匀加速直线运动的过程中，能达到的最大速度和达到该最大速度所需的时间。 (2) 若机车保持额定功率不变行驶，能达到的

10、最大速度以及速度为 10 m/s 时机车的加速度。,(1) 25 m/s 50 s,(2) 50 m/s 2 m/s2,3. 质量为 5 t 的汽车，额定功率为 P = 90 kW，设汽车运动时阻力恒为车重的 0.05 倍。( g = 10 m/s2 )(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 = 0.4 m/s2，求汽车维持这一加速度行驶的最长时间。,解：(1)m = 5000 kg P = 9.0104 W f = kmg = 0.05500010 = 2.5103 N Pm= f vm vm = Pm / f = 9.0104 / (2.5103 ) m/s = 36 m/s,(2) 汽车做匀加速直线运动完毕时，功率达到最大输出功 率，有: F = f + ma = 4.5103 N v = Pm / F = 9.0104 /(4.5103 ) m/s = 20 m/s t = v/a = 50 s,错误解法: vm = at t = vm/a = 90 s,4. 额定功率为 80 kW 的汽车，在水平长直公路上行驶时最大速度可达 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