1、-1-2.功率-2-2.功率 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 SUITANG LIANXI随堂练习 人利用滑轮组在30 s时间内将 20 kg的水桶提升到预定高度.起重机可在 30 s 时间内将几吨重的货物提升到更大的高度.此情景说明了什么?在物理学中引入哪个概念来描述这个现象?1.理解功率的概念,能运用功率公式 P=进行有关的计算.2.理解公式 P=Fv 的意义,能解释相关现象,会计算平均功率和瞬时功率.3.能用公式 P=Fv 讨论汽车等交通工具的起动问题.-3-2.功率 JICHU ZHISHI基础知识 首 页 ZHONGDIAN NA
2、NDIAN重点难点 SUITANG LIANXI随堂练习 功率内容要点定义力对物体做的功与做功所用时间的比值叫功率,用 P 表示物理意义功率是反映做功快慢的物理量公式(1)P=Wt=Fvcos(为力和速度的夹角)(2)单位:国际单位制中功率的单位是瓦特,简称瓦,符号是 W,且 1 W=1 J/s.常用单位有千瓦(kW),1 kW=1000 W(3)功率是标量,只有大小,没有方向,其运算法则遵循代数运算法则-4-2.功率 JICHU ZHISHI基础知识 首 页 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 SUITANG LIANXI随堂练习 分类额定功率机器正常条件下可以长时间工作的功率,也是
3、机器铭牌上标注的功率值实际功率动力机器实际工作时的功率值平均功率机器在某一过程中做功的功率瞬时功率机器在某一时刻做功的功率知识要点(1)实际功率应小于或等于额定功率,但在特殊情况下,也可以大于额定功率,但对机器有损害(2)公式 P=Wt 常用于求平均功率,t 代表一段时间;用 P=Fvcos 既可求平均功率,也可以求瞬时功率,当速度为平均速度时,所求功率为平均功率,当速度为瞬时速度时,所求功率为瞬时功率(3)功率可以理解为力与在力的方向上速度的乘积,例如:重力的功率就等于重力与竖直方向速度的乘积-5-2.功率 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识
4、 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 探究一P=Wt 与 P=Fv 的关系和应用P=Wt此为功率的定义式,一般用于求解某段时间内的平均功率,且适合各种机械或动力类型P=Fv由 W=Fx及 P=Wt 联立推导出来的,通常用来计算某一时刻或某一位置时的瞬时功率,v 是瞬时速度.若代入某段时间内的平均速度,则计算的是该段时间内的平均功率知识要点(1)涉及功率时要明确是某个力的功率,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,起重机吊起货物的功率就是钢丝拉力的功率(2)若求平均功率,还需明确是哪段时间内的平均功率,可由公式 P=Fv或P=Wt 来计算(3)若求瞬时功率,需
5、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 P=Fv.如果 F、v 不同向,则投影到相同方向再计算-6-2.功率 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 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-7-2.功率 ZHONGDIAN NAN
6、DIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二【例 1】质量为 m 的物体静止在光滑水平面上,从 t=0 时刻开始受到水平力的作用.力的大小 F 与时间 t 的关系如图所示,力的方向保持不变,则()A.3t0 时刻的瞬时功率为5020B.3t0 时刻的瞬时功率为15020C.在 t=0 到 3t0 这段时间内,水平力的平均功率为230204D.在 t=0 到 3t0 这段时间内,水平力的平均功率为250206-8-2.功率 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LI
7、ANXI随堂练习 解析:2t0时刻速度大小 v2=a12t0=20 t0.3t0 时刻的速度大小为v3=v2+a2t0=02t0+30 t0=500,3t0 时刻 F=3F0,所以瞬时功率P=3F0v3=15020,A 错,B 对.03t0 时间段,水平力对物体做功W=F0s1+3F0s2=F0120(2t0)2+3F0(2+32)t0=2502022,平均功率 P=250206,C 错,D 对.答案:BD探究一 探究二-9-2.功率 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二【例 2】如图所示,倾
8、角为 30、长度为 10m的光滑斜面,一质量为 1.2kg 的物体从斜面顶端由静止开始下滑,求物体滑到斜面底端时重力做功的瞬时功率是多少?整个过程中重力做功的平均功率是多少?(g 取 10m/s2)-10-2.功率 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 解析:物体下滑时做匀加速直线运动,受力情况如图所示.由牛顿第二定律 F=ma 得物体的加速度a=sin=gsin30=1012m/s2=5m/s2下滑到底端时的速度v=2=2 5 10m/s=10m/s,此时重力的瞬时功率P=Gvsin=mgv
9、sin30=1.2101012W=60W-11-2.功率 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 物体下滑过程中重力做的总功W=Gxsin=mgxsin30=1.2101012J=60J物体下滑的时间t=105 s=2s重力做功的平均功率=602 W=30W.答案:60W 30W探究一 探究二-12-2.功率 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 题后反思:对功率的计算,瞬时功率只能用 P=Fvcos 计算,平
10、均功率可用=计算,当恒力做功时也可以用=F计算.-13-2.功率 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 探究二汽车启动的两种方式(一)以恒定功率启动过程一(变加速)机车以恒定的功率启动后,若运动过程所受阻力 f 不变,由于牵引力 F=Pv,随 v 增大,F 减小.根据牛顿第二定律 a=F-fm=Pmv fm,当速度 v 增大时,加速度 a 减小,其运动情况是做加速度减小的加速运动过程二(匀速)当 F=f 时,a 减小至零,此后速度不再增大,速度达到最大值而做匀速直线运动,做匀速直线运动的速度为
11、 vmax=Pf过程图-14-2.功率 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二(二)以恒定加速度启动过程一(匀加速)由 a=F-fm 知,当加速度 a 不变时,发动机牵引力 F 恒定,再由 P=Fv 知,F一定,发动机实际输出功率 P 随 v 的增大而增大,在 P 增至 P 额之前,车做匀加速运动过程二(变加速)当 P 增大到额定功率以后不再增大,此后,发动机保持额定功率不变,v 继续增大,牵引力 F 减小,在 P 增至 P 额之后,为加速度减小的加速运动,直至速度达到 vmax过程三(匀速)当
12、 F=f 时,a=0,车速达到最大值 vmax=P额f,此后车做匀速直线运动-15-2.功率 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 过程图v t图像以恒定功率启动以恒定加速度启动-16-2.功率 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二【例 3】在水平路面上运动的汽车的额定功率为 60kW,若其总质量为 5t,在水平路面上所受的阻力为 5103N,试求:(1)汽车所能达到的最大速度;(2)若汽车以
13、 0.5m/s2 的加速度由静止开始做匀加速运动,这一过程能维持多长时间?(3)若汽车以额定功率启动,则汽车车速 v1=2m/s 时的加速度为多大?(4)若汽车以 v2=6m/s 的速度匀速行驶,汽车的实际功率多大?解析:(1)当汽车达到最大速度时,牵引力 F=f,则由 P=Fv 得,汽车所能达到的最大速度为vmax=601035103 m/s=12 m/s.-17-2.功率 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习(2)汽车以恒定的加速度 a 匀加速运动,则牵引力恒定.因 P=Fv,随 v 增大,发动机的输出功
14、率也增大,当功率增至额定功率时不能再增大,牵引力将减小,a 将变小,匀加速结束.设此时速度为 v,则有-f=ma即 v=+=601035103+51030.5m/s=8 m/s由 v=at 得,这一过程维持的时间为 t=80.5s=16 s;(3)当汽车以额定功率起动达到 2m/s 的速度时的牵引力为 F1=1=601032N=3104N由牛顿第二定律得,汽车的加速度为 a=1-f=3104-51035103m/s2=5 m/s2.(4)汽车以 6m/s 的速度匀速行驶的牵引力为 F2=f=5103N此时汽车的实际功率为 P=F2v2=51036W=3104 W=30 kW.答案:(1)12m
15、/s(2)16 s(3)5 m/s2(4)30 kW探究一 探究二-18-2.功率 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 题后反思:解决汽车的启动问题,第一要明确是恒定功率启动还是恒定加速度启动;第二要明确所求解的问题属于哪个阶段,如最大速度是匀加速过程的最大速度,还是全程中的最大速度.-19-2.功率 SUITANG LIANXI随堂练习 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 1 下列说法中正确的是()A.只要物体受力的同时又有位移发生,则一定
16、有力对物体做功B.力很大,位移很大,这个力所做的功一定很多C.机械做功越多,其功率越大D.汽车上坡的时候,司机必须换挡,其目的是减小速度,得到较大的牵引力解析:有力且在力的方向上有位移,力才做功,A 错.由 W=Flcos 知,F 大,l 大,若=90,W=0,B 错.做功多,用时间长,功率不一定大,C 错.由 P=Fv,可知 P一定时,v 减小,F 增大,D 对.答案:D1 2 3 4 5-20-2.功率 SUITANG LIANXI随堂练习 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 2 关于功率公式 P=和 P=Fv 的说法正确的是()A.由 P
17、=知,只要知道 W 和 t 就可以求出任意时刻的功率B.由 P=Fv 只能求某一时刻的瞬时功率C.由 P=Fv 知,汽车的功率与它的速度成正比D.从 P=Fv 知,当汽车发动机功率一定时,牵引力与速度成反比解析:P=一般用于求一段时间内的平均功率,A 错;公式 P=Fv 一般用于求瞬时功率,但若 v 表示平均速度,则 P=Fv 求的是平均功率,B 错误;如果 F 是变化的,功率与速度就不成正比,C 错误,D 正确.答案:D1 2 3 4 5-21-2.功率 SUITANG LIANXI随堂练习 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 1 2 3 4
18、 53 一个人用水平力拉一个重物,若用的力是100N,重物在0.5s 内匀速前进0.6 m,则人对重物做功的功率是()A.300W B.240WC.120WD.100W解析:P=1000.60.5W=120W.答案:C-22-2.功率 SUITANG LIANXI随堂练习 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 4 如图所示,一长为L的轻杆一端固定在光滑铰链上,另一端固定一质量为 m的小球,水平向右的拉力作用于杆的中点,使杆以角速度 匀速转动,当杆处于竖直状态时,拉力为 F0,则此时拉力的功率为()A.mgLB.12mgLC.12F0LD.F0L解
19、析:杆匀速转动,当杆处于竖直状态时,杆中点的线速度 v=12L,由 P=Fv 得P=F012L=12F0L,故 C 项正确.答案:C1 2 3 4 5-23-2.功率 SUITANG LIANXI随堂练习 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 5 为了响应国家“节能减排”的号召,某同学采用了一个家用汽车的节能方法.在符合安全行驶要求的情况下,通过减少汽车后备厢中放置的不常用物品和控制加油量等措施,使汽车负载减少.假设汽车以72km/h 的速度行驶时负载改变前、后汽车受到的阻力分别为 2 000 N 和 1950N,请计算该方法使汽车发动机输出功率减少了多少?解析:v=72km/h=20m/s,由 P=Fv 得P1=F1v=f1v,P2=F2v=f2v故 P=P1-P2=(f1-f2)v=1103W.答案:1103W1 2 3 4 5
