1、2012届高三物理一轮复习学案：第六章功和能专题二 功率【考点透析】一、本专题考点： 功率是与实际生活紧密联系的物理量，是类要求内容。要求在深刻理解和掌握功率概念及相关计算的基础上，能够应用它解决生活中的实际问题。二、理解和掌握的内容1功率（1）定义:功跟完成这些功所用时间的比值叫做功率.用P表示,表征物体做功的快慢,是标量.（2）公式: P=W/t P=FvCOS说明:式一般用来求平均功率,若功率一直不变,亦为即时功率.式中若V 为瞬时速度,则P为瞬时功率,其中为力F与物体速度V之间的夹角.（3）单位: W, KW 1W=1J/S=1Nms 1KW=103 W2额定功率与实际功率 额定功率:
2、发动机正常工作时的最大功率 实际功率:发动机的实际输出功率,它可以小于额定功率, 但不能长时间超过额定功率。3难点释疑:机车启动的两类情况（1）恒功率启动当F=f时a=0 V=Vm 由于P不变,启动后随着V的增大,牵引力F减小,最后当F达最小值等于摩擦力f后匀速运动(V=Vm ) V F=P/V a=(F-f)/ma=0 保持V0匀速 可见,汽车达到最大速度时,a=0,F=f,P=FVm =fVm ,这是求解此类问题的一个重要关系.（2）匀加速启动当P=P额时 a0 V仍可增加 由于牵引力F不变,车作匀加速运动,随着V的增大,牵引力功率不断变大,当车的功率达到额定功率时,将不能维持匀加速运动,
3、若增大速度,只能保持额定功率,作如第一种情况中的启动. F不变,a=（F-f）/m不变UP=FV P一定,V 当F=f时 a=0 V=Vm F=P/V a=(F-f)/m 保持Vm 速度 【例题精析】例1 人的心脏每跳一次大约输送810-5m3的血液,正常人血压( 可看作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,据此估计心脏工作的平均功率约为多少？ 解析：血压和测量血压是医学上的两个基本内容, 与人们的卫生保健密切相关.血压是血液流动时对血管壁产生的压强,正常人的血压总是维持在一定范围之内的,通过测量血压就可以从一个侧面判断人的健康状况.血液在血管中流动, 主要靠
4、心脏的跳动,心脏就象一台不知疲倦的血泵,维持血液在血管中不断地流动. 这道题给出了三个物理量,要求估计心脏的平均功率.可以将心脏输送血液与气筒等压打气相类比.L图6-16 如图6-16所示,将心脏输送血液与气筒等压打气相类比.力根据恒做的功为W0=F L=PS L=P V=1.2J 所以,心脏的平均功率为P=W/t=NW0 /t=701.2/60W=1.4 W 评析:这道题从生物(医学)材料(背景)入手,主要考查学生综合运用物理知识解决实际问题的能力.本题将心脏输送血液问题与气筒等压打气相类比,从而求解了问题. 这是物理学处理问题的一个重要方法,试考虑高中物理中哪些知识也用过类似的方法?例2
5、质量4t的机车,发动机的最大输出功率为100KW,运动阻力恒为2103 N,试求:(1)当机车由静止开始以0.5m/s2 的加速度沿水平轨道作匀加速直线运动的过程中,能达到的最大速度和达到最大速度所需的时间. (2)若机车保持额定功率不变行驶,能达到的最大速度以及速度为10m/s时机车的加速度. 解析:(1)机车作匀加速直线运动时,发动机的输出功率随速度增大而增大,当发动机达最大输出功率即额定功率P 时,机车的速度也达到这一过程的最大速度(并非机车行驶中的能获得的最大速度) 因F-f=ma,F=ma+f,则机车匀加速运动过程的最大速度为105 /(40000.5+2103) m/s=25m/s
6、 达到该速度所用的时间为(2)当F=f时,机车达最大速度Vmax=P0/F=50m/s机车速度为V=10m/s时，牵引力为F= P0/V=1104N则此时机车的加速度为a=(F-f)/m=4m/s2 评析:由上题可以看出,交通工具在行驶时,其速度与加速度有确定的关系,其最大行驶速度与输出功率、阻力也有确定的关系,掌握这两个关系,是解决机车起动问题的关键. 思考与拓宽 汽车恒定功率启动问题中,牵引力F与速度V是相互制约的(F=P/V).正是这种制约关系决定了其运动的性质, 在高中物理学中涉及了几个与速度有制约关系的力,请考虑还有哪些力有上述特征?【能力提升】知识与技能1.设在平直公路上以一般速度
7、行驶的自行车,所受阻力约为车、人总重力的0.02倍,则骑车人的功率最接近于图6-17 A.10-1KW B.10-3KW C.1KW D.10KW 2.如图6-17所示,质量相同的两个物体处于同一高度,A 沿固定在地面上的光滑面下滑,B自由下落,最后达到同一水平面,则 A.重力对两物体做功相同 B.重力的平均功率相同 C.到达底端时重力的瞬间功率PAPB D.到达底端时两物体动能相同,速度相同 3.以额定功率行驶的汽车,受到的阻力一定,它从初速度为零开始加速行驶,经过5分钟后,其速度达到20m/s,则汽车行驶的距离是 A.等于3000m B.大于3000m C.小于3000m D.条件不足无法
8、确定4如图6-18所示是健身用的“跑步机”示意图，质量为的运动员踩在与水平面成a角的静止皮带上，运动员用力向后蹬皮带，皮带运动过程中受到的阻力恒为f。使皮带以速度v匀速向后运动，则在运动过程中，下列说法正确的是:A.人脚对此皮带的摩擦力是皮带运动的动力 B.人对皮带不做功C.人对皮带做功的功率为mgv D.人对皮带做功的功率为fv能力与素质5.如图6-19所示,滑轮的质量与摩擦均不计,质量为2Kg的物体在F的作用下由静止开始向上匀加速运动,其中V-t图线如图6-20,则4S内F做功为_J,4S末F 的功率为_W.(g=10m/s2 ) 图6-18tv012（m/s）(s)4图6-20图6-19
9、 FABa 图6-21V06.如图6-21所示,将质量为m的小球以初速度V0从A点水平抛出,正好垂直于斜面落在B点.已知斜面倾角,那么小球落到B点时,重力的瞬时功率是_,球从A到B的过程重力做功的平均功率是_.7.某人将质量为m的物体竖直举高h,第一次他使物体从静止以g/2,的加速度匀加速举起,第二次他使物体以V匀速举起,若第一次该人发出的平均功率为P1 ,第二次该人发出的功率为P2,则P1:P2=_.8.某海域有一座经常遭到风暴袭击的岛屿, 该岛屿强风的风速V=20m.s-1.设空气的密度 =1.3kg.m-3 ,如果通过横截面积S=2m2的风动能全部转化为电能,则利用上述已知量计算电功率的
10、公式P=_, 数值为_W.9. 汽车发电机额定功率80KW, 车总质量4t, 它在平直公路上行驶的最大速度可达20m/s,当车在平直公路上,由静止开始以2m/s2 匀加速启动,若车所受阻力恒定,则(1)车所受阻力为多少? (2)这个匀加速可维持多少时间?(3)当速度为5m/s时,汽车实际功率多大?F图6-2210.如图6-22所示,一物体置于水平粗糙的地面上,在水平力F的作用下运动.F为一变力,但其功率大小不变,当物体速度为2m/s时,加速度为2m/s2 ;当其速度为3m/s时,加速度为1m/s2 ,则物体运动的最大速度为多少?【拓展研究】 五彩缤纷的人造喷泉点缀着城市的夜景，已知某游乐场喷水池喷出的竖直向上的水柱高约为5米，空中有水约20dm3，空气阻力不计，试估算该喷水机做功的功率约为多少？专题二 1.A 2.AC 3.B 4.AD 5. 84,42 6.mgv0cota,mgv0cota/2 7.3(gh)1/2/4v0 8.psv3/2,1.04104W 9.4000N,10/3 S,60KW 10.6m/s 拓展研究 500W