1、服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 自主学习基础知识合作探究重难疑点解题技巧素养培优课时作业3功率服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 学习目标 1.知道功率的概念，理解功率的物理意义 2.掌握功率的定义式PWt，能够用PWt 解答有关的问题(重点)3.知道PFv的推导过程(重点)4.掌握汽车启动问题的分析方法(难点)5理解额定功率和实际功率的概念(重点)服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 功率、额定功率、实际功率 先填空1物理意义：功率是表示_的物理量2定义：_跟_的比值叫做功率3定义式：_.做功快慢功W完成这些功所用时间tPW
2、t服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 4单位：在国际单位制中，功率的单位是_，简称_，符号是_.1 W1 J/s,1 kW_ W.5功率有平均功率和瞬时功率之分，用公式PWt 计算的一般是一段时间内的_瓦特瓦W 平均功率103服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 6额定功率指电动机、内燃机等动力机械在额定转速下可以长时间工作时的_7实际功率指电动机、内燃机等动力机械工作时_的功率实际功率往往_额定功率，但在特殊情况下，如汽车越过障碍时，可以使实际功率在短时间内大于额定功率输出功率实际消耗小于服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 再思
3、考去过泰山的同学会遇到挑山工，假设挑山工和缆车将相同的货物运至山顶，两者对货物做的功相同吗？做功的功率相同吗？【提示】两者对货物做的功都等于克服货物重力做的功，由于将相同的货物运往相同高度的山顶，因此两者做的功相同，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服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 后判断1各种机械铭牌上所标功率一般是指额定功率()2某机械工作时的实际功率一定比额定功率小()3机械可以在实际功率等于额定功率的情况下长时间工作()服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 功率与速度 先填空1功率与
4、速度的关系式P_(F与v方向相同)2推导功率定义式：P_功的计算式：W_位移：lvtP_FlFvFvWt服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 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_，要增大牵引力，就要_速度反比减小服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 再思考在越野比赛中，汽车爬坡时，常常换用低速挡，这是为什么？【提示】由PFv可知，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，换用低速挡的目的是减小速度，进而增大牵引力服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2
5、后判断1物体的速度为v，则重力的功率一定是mgv.()2汽车的速度越大，牵引力的功率也越大()3汽车以恒定功率启动时，加速度减小()服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 问题1问题2问题3问题4预习完成后，请把你认为难以解决的问题记录在下面的表格中服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 学生分组探究一 正确理解公式PWt 和PFv第1步探究分层设问，破解疑难1求解平均功率是否一定得用公式PWt？【提示】不是公式P Wt是求解平均功率的常用公式，平均功率的求解也可以用PFv，不过此时v是力F方向上的平均速度服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必
6、修2 2一个物体的受力F及速度v值都比较大，是否就说明力F做功的功率就一定大？【提示】不一定因为力F的功率等于力F与F方向上的速度大小的乘积，物体的速度大，并不能说明沿力F方向上的速度大服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 第2步结论自我总结，素能培养1平均功率PWt；若F为恒力，则 PF vcos.平均功率表示在一段时间内做功的平均快慢平均功率与某一段时间(或过程)相关，计算时应明确是哪个力在哪段时间(或过程)内做功的功率服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 2瞬时功率PFvcos(表示力F的方向与速度v的方向间的夹角)，它表示力在一段极短时间内做功的
7、快慢程度瞬时功率与某一时刻(或状态)相关，计算时应明确是哪个力在哪个时刻(或状态)做功的功率P Wt 也可用于计算瞬时功率，此时时间极短，t0，但在中学阶段较少用到服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 3PFv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P与v成正比汽车在高速路上，加大油门增大输出功率，可以提高速度服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 1求平均功率时必须说明是哪段时间或哪一个过程的平均功率可由PWt
8、 或PF v计算2公式PFv仅适用于F与v方向相同的情况，若F与v方向不同，则用PFvcos 来计算功率，其中是F与v的夹角服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 第3步例证典例印证，思维深化 如图7-3-1所示，质量为m2 kg的木块在倾角37的斜面上由静止开始下滑，木块与斜面间的动摩擦因数0.5，已知：sin 370.6，cos 370.8，g取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末重力的瞬时功率图 7-3-1服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 【思路点拨】解答本题应注意下列问题：(1)前2 s
9、内重力方向上物体的位移(2)前2 s内物体的平均速度(3)2 s末物体的速度(4)重力和速度的夹角服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 【解析】分别由WFs，PWt 和PFv求解(1)木块所受的合外力F合mgsin mgcos mg(sin cos)210(0.60.50.8)N4 N.木块的加速度aF合m 42 m/s22 m/s2.前2 s内木块的位移s12at212222 m4 m.所以，重力在前2 s内做的功为Wmgsin s2100.64 J48 J.服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 (2)重力在前2 s内的平均功率为 PWt 482 W2
10、4 W.(3)木块在2 s末的速度vat22 m/s4 m/s.2 s末重力的瞬时功率Pmgsin v2100.64 W48 W.【答案】(1)48 J(2)24 W(3)48 W服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 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若求瞬时功率，需明确是哪一时刻或哪一位置，再确定该时刻或该位置的速度，应用公式PFv，如果F、v不同向，则投影到相同方向再计算服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 第4步巧练精选习题，落实强化1(20
11、15济南高一检测)某物体从高为H处由静止下落至地面，用时为t，则下述结论正确的是()A前、后H2 内重力做功相等B前、后t2内重力做功相等C前、后H2 内重力做功的平均功率相等D前、后t2内重力做功的平均功率相等服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 【解析】下落前、后H2 过程中，重力做功均为mgH2，A对；由于下落前H2 用时较长，故前H2，重力的平均功率较小，C错；下落前、后 t2时间内，物体分别下落H4 和34 H，重力做功分别为 14 mgH和 34 mgH，这两段时间相同，做功不同，表明重力的平均功率也不相等，B、D错【答案】A服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜
12、单配人教版物理必修2 2放在水平地面上的物体受到水平拉力的作用，在 06 s内其速度与时间图象和拉力的功率与时间图象如图 7-3-2 所示，则物体的质量为(g 取 10 m/s2)()图 7-3-2A.53 kg B.109 kgC.35 kgD 910 kg服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 【解析】由PFv及v6 m/s时P30 W，可得F5 N.由P10 W，v6 m/s得FfPv53 N，由牛顿第二定律得FFfma，而a3 m/s2，可求得m109 kg，B正确【答案】B服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 学生分组探究二 机车启动的两种方式第
13、1步探究分层设问，破解疑难1对于机车等交通工具，公式PFv中的P、F各表示什么含义？【提示】P表示机车的发动机的功率，F表示机车的牵引力服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 2已知物体运动得越快，所受空气阻力越大，试从物理学角度说明高铁需要大功率发动机的原因【提示】匀速运动时，机车的牵引力F等于所受阻力大小，故机车运动越快，所需牵引力越大，因此由PFv得发动机的功率越大服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 第2步结论自我总结，素能培养两种启动方式的过程分析：两种方式以恒定功率启动以恒定加速度启动P-t图和v-t图服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人
14、教版物理必修2 过程分析vFP不变vaFF阻maFF阻m不变F不变vPFv直到P额Fv1OA段运动性质加速度减小的加速直线运动匀加速直线运动、维持时间t0v1a服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 过程分析FF阻a0F阻 PvmvFP额v aFF阻mAB段运动性质以vm做匀速直线运动加速度减小的加速运动BC段FF阻a0F阻P额vm，以vm做匀速直线运动服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 1在PFv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2只有最终匀速运动时才有FF阻，vmP额F P额F阻.服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版
15、物理必修2 第3步例证典例印证，思维深化 在水平路面上运动的汽车的额定功率为100 kW，质量为10 t，设阻力恒定，且为车重的0.1倍(g取10 m/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0.5 m/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)若汽车以额定功率不变从静止启动后，当汽车的加速度为2 m/s2时，速度多大？服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 【思路点拨】解答该题应注意以下问题：(1)汽车达到最大速度时牵引力等于阻力(2)匀加速运动时牵引力恒定，且可用牛顿定律求解(3)匀加速运动结束时汽车达到额定功率服/务/教
16、/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 【解析】(1)当汽车速度最大时，a10，F1Ff，PP额，故vmaxP额Ff1001030.11010310 m/s10 m/s.(2)汽车从静止开始做匀加速直线运动的过程中，a2不变，v变大，P也变大，当PP额时，此过程结束F2Ffma2(0.1104101040.5)N1.5104 N.v2P额F21051.5104 m/s6.7 m/s，服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 则tv2a26.70.5 s13.4 s.(3)F3Ffma3(0.1104101042)N3104 N.v3P额F3 1053104 m/s3.3
17、 m/s.【答案】(1)10 m/s(2)13.4 s(3)3.3 m/s服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 机车启动问题的求法1机车的最大速度vm的求法：机车达到匀速前进时速度最大，此时牵引力F等于阻力Ff，故vmPFPFf.2匀加速启动最长时间的求法：牵引力FmaFf，匀加速的最后速度vmP额maFf，时间tvma.服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 3瞬时加速度的求法：据FPv 求出牵引力，则加速度aFFfm.服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 第4步巧练精选习题，落实强化3质量为m的汽车以恒定功率P在平直的水平公路上行驶
18、，汽车匀速行驶时的速率为v1，当汽车以速率v2(v2v1)行驶时，汽车的加速度为()A.Pmv1 B.Pmv2C.Pv1v2mv1v2D2Pmv1v2服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 【解析】汽车以v1匀速行驶时，地面阻力Ff Pv1；当汽车的速率为v2时，牵引力F2 Pv2，此时加速度a F2FfmPv1v2mv1v2.【答案】C服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 4某汽车发动机的额定功率为60 kW，汽车质量为5 t，汽车在运动中所受阻力的大小恒为车重的0.1倍(g取10 m/s2)(1)若汽车以额定功率启动，则汽车所能达到的最大速度是多少？当
19、汽车速度达到5 m/s时，其加速度是多少？(2)若汽车以恒定加速度0.5 m/s2启动，则这一过程能维持多长时间？服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 【解析】(1)当FFf时，速度v达到最大值vm.最大速度vmP额F P额Ff601030.1510310m/s12 m/sv5 m/s时 FP额v 1.2104 N由牛顿第二定律得：aFFfm1.21040.15103105103 m/s21.4 m/s2.服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 (2)加速度a0.5 m/s2时，由FFfma得FmaFf7.5103 N匀加速过程达到的最大速度v P额F60
20、1037.5103m/s8 m/s由vat得tva16 s.【答案】(1)12 m/s 1.4 m/s2(2)16 s服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 平均功率的实际应用在周期性运动中，功率在多个周期时间内的平均值与在一个周期内的平均值是相等的，可用一个周期内的平均值求多个周期内的平均值服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 跳绳是一种健身运动，设某运动员的质量为50 kg，他每分钟跳180个，假定在每次跳跃中，脚与地面的接触时间占跳跃一次所需时间的2/5，则该运动员跳绳时克服重力做功的平均功率是多少？(g取10 m/s2)【思路点拨】解答本题应注意以
21、下两点：(1)平均功率要在一个完整的周期内去求(2)跳跃一次克服重力做功是多少服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 【解析】运动员跳绳时，跳跃一次所用时间T 60180 s13 s.跳跃一次在空中停留的时间t35T15 s.运动员跳起时可认为是竖直上抛运动，设上升的最大高度为h，因上升和下落时间相等，故有t上t下t2 110 s.运动员每次跳跃克服重力做的功为服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 Wmghmg12gt2上 12mg2t2上12501021102 J25 J.因此，克服重力做功的平均功率为PWT2513 W75 W.【答案】75 W服/务/
22、教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 先看名师指津求解本题的关键是明确求平均功率的时间应是跳跃一次所用时间T，而非上升过程所用时间 t2，即要明确求的是哪段时间内的平均功率服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 再演练应用人的心脏每跳一次大约输送8105 m3的血液，正常人血压(可看作心脏输送血液的压强)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约为_W.服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 【解析】设压强为p，作用于横截面积为S的一个直管内的流体上，在时间t内因压力的作用而移动了一定的距离l，如图所示，则压力做功为WpSlpV，V指流体的体积推广到一般情形，在恒定压强作用下，使某一流体体积改变V，则该压强所做功的表达式为WpV.服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 因此，本题中心脏在每分钟时间内所做的功应为WpV1.5104708105 J84 J，故心脏工作的平均功率PWt 8460 W1.4 W.【答案】1.4服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 课时作业（十四）点击图标进入
