高中物理人教版必修2课件第7章 3功率 34页

3．功率 1．功率：功率快慢(1)定义：功与完成这些功所用时间的比值叫做_______．(2)物理意义：表示物体做功的________．(3)公式：____________.P＝Wt(4)单位：在国际单位制中，功率的单位是________，简称________，符号是________.1W＝________.瓦特瓦W1J/s 2．额定功率和实际功率：(1)额定功率：机器正常工作时的最大输出功率．(2)实际功率：机器工作中实际输出的功率．小于(3)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，可以使发动机的实际功率短时间内大于额定功率，但要尽量避免，否则易损坏发动机．3．功率与速度：P＝Fvcosα，若v是平均速度，则P是__________；若v是瞬时速度，则P是__________；α是F与v方向的夹角．平均功率瞬时功率 )B4．下列关于功率的叙述，正确的是(A．做功多的汽车，功率一定大B．功率大的汽车，做功一定快C．功率大的汽车，牵引力一定大D．功率大的汽车，载货一定多 5．当起重机的功率增大时，将同一重物举到同样的高度所)需的时间比原来(A．减少AB．增加C．不变D．无法确定 知识点1功率的理解与计算图7－3－1图7－3－2 用如图7－3－1所示的起重机提升货物，第一台起重机在1min内把1t的货物提到预定的高度，第二台起重机只用30s就可以做相同的功，则我们说第一台起重机做功比第二台起重机做功________．慢快多少时间用如图7－3－2所示的挖土机挖土，与人工挖土相比，在同样的时间内挖土机做的功比人做的功多，则挖土机做功比人做功________．做功的快慢既与做功的________有关，也与做功的________有关． 1．功率的推导式： 2．P＝—与P＝Fv的关系：(1)P＝—是功率的定义式，适用于任何情况下功率的计算，WtWt既适用于人或机械做功功率的计算，也适用于一般物体做功功率的计算，既适用于合力或某个力做功功率的计算，也适用于恒力或变力做功功率的计算，一般用于求解某段时间内的平均功率． (2)P＝Fv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．当力F与速度v的方向成α角时，其瞬时功率P＝Fvcosα.(3)提到功率时要明确是哪个分力的功率，又或者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． 【例1】质量为m的物体以初速度v0水平向右运动，并受到方向如图7－3－3所示的恒力F作用，经过时间t0，求：(1)t0时间内F对物体所做的功；(2)t0时间内F的平均功率；(3)t0时刻F的瞬时功率．图7－3－3 解：将物体的运动以F方向所在的正交坐标系上进行分解，如图7－3－4所示．则与F垂直的方向上的位移为图7－3－4 【触类旁通】1．(双选)关于功率的概念，下列说法正确的是()A．功率是描述力对物体做功多少的物理量BCWtC．若力和速度的方向相同，由P＝Fv可知，力越大，速度越大，则功率越大D．某个力对物体做功越多，它的功率就一定越大解析：功率是描述力对物体做功快慢的物理量，A错；功率的大小除了和功有关外，还和时间有关，D错．B．由P＝—可知，在相同时间内做功越多，功率越大 2．水平恒力F两次作用在同一物体上，使物体沿力的方向发生相同位移，第一次是在光滑的水平面上，第二次是在粗糙的水平面上，两次F做的功和功率的大小关系是()AA．W1＝W2，P1>P2C．W1>W2，P1>P2B．W1>W2，P1＝P2D．W1＝W2，P1＝P2解析：在这两次里，物体位移相同，由W＝Fl可知两次做功相同；在粗糙水平面上时，物体运动受到摩擦力的阻碍作用，Wt因此用时更多，由P＝—可知P1>P2. 3．质量为2kg的物体，受到24N的竖直向上的拉力作用，由静止开始向上运动了5s，(取g＝10m/s2)求：(1)5s内拉力对物体所做的功是多少；(2)5s内拉力的平均功率；(3)5s末拉力的瞬时功率． 解：首先分析物体的受力情况，如图6所示，其中F为拉力，mg为重力，物体受一个大小为4N的合力，方向向上由牛顿第二定律得物体的加速度图6 (1)5s内拉力F对物体所做的功为W＝Fs＝24×25J＝600J.(2)5s内拉力的平均功率为P＝Fv＝24×5W＝120W.(3)5s末拉力的瞬时功率为P＝Fv＝24×10W＝240W. 知识点2机车启动问题如图7－3－5所示，汽车上坡时，司机有时要通过换挡来降低车速，增大牵引力；如果汽车上坡时仍要保持原来的速度，司机就要加大油门．牵引力功率P＝Fv汽车换挡可以控制________，变换油门可以控制汽车牵引力的______，通过公式________可知，三者相互制约．图7－3－5 1．对机车等交通工具，应明确公式P＝Fv中，P为发动机的实际功率，机车正常行驶时实际功率小于或等于其额定功率；F为发动机(机车)的牵引力，v为机车的瞬时速度．2．机动车启动通常有两种方式，即以恒定功率启动和以恒定牵引力启动．(1)以恒定功率启动： 甲乙图7－3－6 最终匀速运动时F＝f，vm＝＝(2)以恒定牵引力启动：当P＝P额时，F开始⇒P＝Fv↑⇒减小，但a≠0，匀加速⇒以恒定功率阶段结束，v仍增大加速直到匀速(过程同上)机车以恒定牵引力启动时，先后经过两个过程，如图7－3－6乙所示．匀加速结束时的速度并未达到整个过程的最大速度vm，只是达到匀加速阶段的最大速度；在P＝Fv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；只有P额P额Ff. 【例2】一辆汽车的额定功率为100kW，质量为1.0×104kg，设阻力恒为车重的0.1倍，取g＝10m/s2，求：(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0.5m/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8m/s时，汽车的加速度有多大？ 【触类旁通】4．一种氢气燃料汽车，质量为m＝2.0×103kg，发动机的额定输出功率为80kW，行驶在平直公路上时所受的阻力恒为车重的0.1倍．汽车从静止开始先匀加速启动，加速度的大小为a＝1.0m/s2，达到额定输出功率后，汽车保持功率不变又加速行驶了800m，直到获得最大速度后才匀速行驶．(取g＝10m/s2)试求：(1)汽车的最大行驶速度；(2)汽车从静止到获得最大行驶速度所用的总时间． 解：(1)当汽车的牵引力与阻力平衡时，汽车达到最大行驶速度，设最大行驶速度为vm，有P＝Fvm，F＝f＝kmg，k＝0.1由以上各式解得vm＝Pkmg＝40m/s.(2)设汽车达到额定输出功率时的速度为v，从静止到匀加速运动阶段结束所用的时间为t1，则有F1－f＝ma，P＝F1v，v＝at1解得F1＝4000N，v＝20m/s，t1＝20s 设汽车达到额定输出功率后，以恒定功率加速行驶的时间为t2，由动能定理有解得t2＝35s所以汽车从静止到获得最大行驶速度所用的总时间t＝t1＋t2＝55s. 内容项目定义公式类比物理量平均功率在一段时间内或某一过程中做功的快慢WP＝—或P＝Fvt平均速度、平均加速度瞬时功率物体在某一时刻或某一位置时做功的快慢P＝Fv，v为瞬时速度瞬时速度、瞬时加速度平均功率与瞬时功率1．平均功率与瞬时功率的比较： 2.若求平均功率，需明确是哪段时间内的平均功率，可由3．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P＝Fv计算．如果F、v不同向，则投影到相同方向再计算，即P＝Fvcosα. 【例3】将一质量为m的物体从离平地高h处，以初速度v0水平抛出，求在物体从抛出到落地的过程中重力的功率和物体刚要落地时重力的功率．(不计空气阻力) 【触类旁通】5．一个质量为m的小球做自由落体运动，在前t秒内重力对它做功的平均功率P及在t秒末重力做功的瞬时功率P分别为() 答案：C