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  • 2021-05-22 发布

2019届二轮复习 功率课件(34张)

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 功率 [ 考纲下载 ] 1. 理解功率的概念,能运用功率的定义式 P = 进行 有关的计算 . 2 . 理解额定功率和实际功率,了解平均功率和瞬时功率的含义 . 3 . 根据功率的定义导出 P = F v ,会分析 P 、 F 、 v 三者的关系 . 一、功率的含义 1. 定义:力对物体所做的功 W 与做功所 用 的 比值 . 2. 公式: P = ___ . 单位 : ,简称 , 符号为 W. 常用单位有 kW , 1 kW = W. 3. 意义:功率是表示力对 物体 的 物理量 . 4. 额定功率和实际功率 (1) 额定功率:机械允许长 时间 工作 时 的 功率 . 发动机铭牌上的功率指的就是额定功率 . 时间 t 瓦特 瓦 做功快慢 正常 最大 1 000 (2) 实际功率: 机械 工作 时的输出功率 . 发动机的实际功率可以小于或等于额定功率,但不能长时间大于额定功率,否则会损坏机械 . 二、功率、力和速度之间的关系 1. 关系 (1) 当 F 与 v 方向相同时, P = . (2) 当 F 与 v 夹角为 α 时, P = . 实际 F v F v cos α 2 . 平均功率和瞬时功率 (1) 平均功率:当物体做变速运动时,若 v 为某段时间内 的 , 则 P 表示该段时间内的平均功率 . (2) 瞬时功率:若 v 为某一时刻 的 , 则 P 表示该时刻的瞬时功率 . 平均速度 瞬时速度 1. 判断下列说法的正误 . (1) 由公式 P = 知 ,做功越多,功率越大 .( ) (2) 力对物体做功越快,力的功率一定越大 .( ) (3) 发动机不能在实际功率等于额定功率情况下长时间工作 .( ) (4) 汽车爬坡时常常需要换高速挡 .( ) 即 学即 用   × × √ 答案 × 2. 用水平力使重力为 G 的物体沿水平地面以速度 v 做匀速直线运动 . 已知物体与地面间的动摩擦因数为 μ ,则水平力对物体做功的功率是 _______. 答案 μG v 重点探究 答案 一、功率 在建筑工地上分别采用以下三种方式,把 1 t 货物从地面运到三楼: 方式一:搬运工分批搬运,需要时间 3 h ; 方式二:用一台起重机提升,需要时间 1 min ; 方式三:用另一台起重机提升,需要时间 30 s. 上述三种情况下,把货物由地面运到三楼时,试分析以下问题: (1) 用不同的方式,对货物所做的功是否相同 ? ( 2) 三种方式中做功的快慢是否相同? 答案   对 货物所做的功相同 . 导学探究 答案   因为所用时间不同,说明做功的快慢不同 . 方式一最慢,方式三最快 . 1. 功率表示的是物体做功的快慢,而不是做功的多少,功率大,做功不一定多,反之亦然 . 2. 求解功率时,首先要明确求哪个力的功率,是某个力的功率,还是物体所受合力的功率,其次还要注意求哪段时间 ( 或哪个过程 ) 的功率 . 3. 做功是能量转化的量度,功率表示做功过程中能量转化的快慢 . 知识深化 例 1  某人用同一水平力 F 先后两次拉同一物体,第一次使此物体从静止开始在光滑水平面上前进 x 距离,第二次使此物体从静止开始在粗糙水平面上前进 x 距离 . 若先后两次拉力做的功分别为 W 1 和 W 2 ,拉力做功的平均功率分别为 P 1 和 P 2 ,则 A. W 1 = W 2 , P 1 = P 2 B. W 1 = W 2 , P 1 > P 2 C. W 1 > W 2 , P 1 > P 2 D. W 1 > W 2 , P 1 = P 2 解析   两次拉物体用的力都是 F ,物体的位移都是 x . 由 W = Fx cos α 可知 W 1 = W 2 . 物体在粗糙水平面上前进时,加速度 a 较小,由 x = 可知 用时较长,再由 P = 可知 P 1 > P 2 . 选项 B 正确 . 解析 √ 答案 在光滑水平面上,一个物体在水平恒力 F 作用下从静止开始匀加速直线运动,经过一段时间 t 末速度为 v . 求: (1) 在 t 时间内力 F 对物体所做的功; 二、功率与速度 导学探究 答案 解析 (2) 在 t 时间内力 F 的功率; ( 3) 在 t 时刻力 F 的功率 . 答案 解析 解析   t 时间内的功率为平均功率 答案   F v 解析   t 时刻的功率 P = F v . 1. 功率与速度的关系 (1) 当 F 与 v 方向相同时, P = F v ; (2) 当 F 与 v 夹角为 α 时, P = F v cos α . 2. 平均功率和瞬时功率 (1) 平均功率:时间 t 内功率的平均值,计算公式: 知识深化 (2) 瞬时功率:某一时刻功率的瞬时值,能精确地描述做功的快慢,计算公式: ① 当 F 与 v 方向相同时, P = F v ,其中 v 为瞬时速度; ② 当 F 与 v 夹角为 α 时, P = F v cos α . 例 2   如图 1 所示,质量为 m = 2 kg 的木块在倾角 θ = 37° 的足够长的斜面上由静止开始下滑,木块与斜面间的动摩擦因数为 μ = 0.5 ,已知: sin 37 ° = 0.6 , cos 37° = 0.8 , g 取 10 m/s 2 ,求 : (1) 前 2 s 内重力做的功; 答案 解析 图 1 答案   48 J 解析   木块所受的合外力 F 合 = mg sin θ - μmg cos θ = mg (sin θ - μ cos θ ) = 2 × 10 × (0.6 - 0.5 × 0.8) N = 4 N 所以,重力在前 2 s 内做的功为 W = mg sin θ · x = 2 × 10 × 0.6 × 4 J = 48 J. (2) 前 2 s 内重力的平均功率; ( 3)2 s 末重力的瞬时功率 . 答案 解析 答案   24 W 解析   重力在前 2 s 内的平均功率为 答案   48 W 解析   木块在 2 s 末的速度 v = at = 2 × 2 m/s = 4 m/s 2 s 末重力的瞬时功率 P = mg sin θ · v = 2 × 10 × 0.6 × 4 W = 48 W. 总结提升 针对训练  一台起重机将静止在地面上、质量为 m = 1.0 × 10 3 kg 的货物匀加速竖直吊起,在 2 s 末货物的速度 v = 4 m/s .( 取 g = 10 m/ s 2 ,不计额外功 ) 求: (1) 起重机在这 2 s 内的平均功率; 答案 解析 答案   2.4 × 10 4 W 解析   设货物所受的拉力为 F ,加速度为 a ,则 由牛顿第二定律知, F - mg = ma 则 F = mg + ma = 1.0 × 10 3 × 10 N + 1.0 × 10 3 × 2 N = 1.2 × 10 4 N 2 s 内货物上升的高度 起重机在这 2 s 内对货物所做的功 W = F · h = 1.2 × 10 4 × 4 J = 4.8 × 10 4 J 起重机在这 2 s 内的平均功率 (2) 起重机在 2 s 末的瞬时功率 . 答案 解析 答案   4.8 × 10 4 W 解析   起重机在 2 s 末的瞬时功率 P = F v = 1.2 × 10 4 × 4 W = 4.8 × 10 4 W. 例 3  放在粗糙水平地面上的物体受到水平拉力的作用,在 0 ~ 6 s 内其速度与时间的图像和该拉力的功率与时间的图像如图 2 甲、乙所示 . 下列说法正确的是 A.0 ~ 6 s 内物体的位移大小为 20 m B.0 ~ 6 s 内拉力做功为 100 J C. 滑动摩擦力的大小为 5 N D.0 ~ 6 s 内滑动摩擦力做功为- 50 J 答案 √ 解析 图 2 达标检测 1. ( 对功率的理解 ) 关于功率,下列说法正确的是 A. 由 P = 可知 ,只要知道 W 和 t 的值就可以计算出任意时刻的功率 B. 由 P = F v 可知,汽车的功率一定与它的速度成正比 C. 由 P = F v 可知,牵引力一定与速度成反比 D. 当汽车的功率一定时,牵引力一定与速度成反比 √ 解析   公式 P = 求 的是这段时间内的平均功率,不能求瞬时功率,故 A 错误; 根据 P = F v 可知,当汽车牵引力一定时,汽车的功率与速度成正比,故 B 错误; 由 P = F v 可知,当汽车功率一定时,牵引力与速度成反比,故 C 错误, D 正确 . 答案 解析 1 2 3 4 5 2. ( 平均功率和瞬时功率 ) 一个质量为 m 的小球做自由落体运动,那么,在前 t 时间内重力对它做功的 平均功率 及 在 t 时刻重力做功的瞬时功率 P 分别为 ( 重力加速度为 g ) √ 答案 解析 1 2 3 4 5 解析   前 t 时间内重力做功的平均功率 1 2 3 4 5 t 时刻重力做功的瞬时功率 P = mg v = mg · gt = mg 2 t 故 C 正确 . 3. ( 瞬时功率分析 ) 如图 3 所示,四个相同的小球 A 、 B 、 C 、 D ,其中 A 、 B 、 C 位于同一高度 h 处, A 做自由落体运动, B 沿光滑固定斜面由静止滑下, C 做平抛运动, D 从地面开始做斜抛运动,其运动的最大高度也为 h . 在每个小球落地的瞬间,其重力的功率分别为 P A 、 P B 、 P C 、 P D . 下列关系式正确的是 A. P A = P C = P D > P B B. P A = P C > P B = P D C. P A = P B = P C = P D D. P A > P C = P D > P B 答案 √ 图 3 1 2 3 4 5 解析 解析   A 做自由落体运动, C 做平抛运动,竖直方向做自由落体运动,故 A 、 C 落地时竖直方向的速度大小相同,故落地时重力的功率相同 . D 做斜抛运动,其运动的最大高度跟 A 下落时的高度相同,故落地时竖直方向的速度跟 A 落地时的速度大小相同,故重力的功率相同 . B 沿斜面下滑,下滑至斜面底端的速度的大小跟 A 落地时的速度大小相同,但速度方向与重力方向成一定的夹角,故其重力的功率小于 A 重力的功率,所以 A 选项正确 . 1 2 3 4 5 4. ( 瞬时功率计算 ) 2017 年贵州雷山遭受大雨侵袭发生内涝和泥石流灾害,某路段有一质量为 2.0 × 10 3 kg 的石块随着雨水由静止开始沿倾角为 30° 的斜坡滑下,石块滑至坡底时的速度大小为 10 m/s , g 取 10 m/s 2 ,则此时 A. 石块重力的瞬时功率为 2 × 10 5 W B. 石块重力的瞬时功率为 1 × 10 5 W √ 答案 解析 1 2 3 4 5 石块所受斜坡支持力与石块速度方向垂直,故石块所受斜坡支持力的瞬时功率为零,故 C 、 D 错误 . 1 2 3 4 5 5. ( 与功率有关的图像问题 ) 起重机的钢索将重物由地面吊到空中某个高度,其 v - t 图像如图 4 所示,则钢索拉力的功率随时间变化的图像可能是图中的哪一个 √ 答案 解析 1 2 3 4 5 图 4 解析   在 0 ~ t 1 时间内,重物匀加速上升,钢索拉力 F 1 > mg ;在 t 1 ~ t 2 时间内,重物匀速上升,钢索拉力 F 2 = mg ;在 t 2 ~ t 3 时间内,重物匀减速上升,钢索拉力 F 3 < mg ;由 P = F v 知, 0 ~ t 1 时间内,功率均匀增大,且 t 1 时刻 F 1 v 1 > F 2 v 1 ; t 1 ~ t 2 时间内,功率保持不变, P = F 2 v 1 , t 2 ~ t 3 时间内,功率均匀减小,且 t 2 时刻 F 2 v 1 > F 3 v 1 ,综上所述,只有 B 正确 . 1 2 3 4 5

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