19-20第7章3．功率

1、3.功率學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道功率的概念，理解功率的物理意義2.掌握功率的定義式P，能夠用P解答有關(guān)的問(wèn)題(重點(diǎn))3.知道PFv的推導(dǎo)過(guò)程(重點(diǎn))4.掌握汽車(chē)啟動(dòng)問(wèn)題的分析方法(難點(diǎn))5.理解額定功率和實(shí)際功率的概念(重點(diǎn))一、功率1定義力對(duì)物體所做的功W與完成這些功所用時(shí)間t的比值2定義式P.3單位在國(guó)際單位制中，功率的單位是瓦特，簡(jiǎn)稱(chēng)瓦，用符號(hào)W表示4意義功率是標(biāo)量，它是表示物體做功快慢的物理量二、功率與速度1功率與速度的關(guān)系式PFv(F與v方向相同)2推導(dǎo) PFv3應(yīng)用由功率速度關(guān)系式知，汽車(chē)、火車(chē)等交通工具和各種起重機(jī)械，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率P一定時(shí)，牽引力F與速度v成反比，要增大牽引力，就要減小

2、速度1思考判斷(正確的打“”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)功率越大表示做的功越多(×)(2)一個(gè)力對(duì)物體做功的功率，等于這個(gè)力與受力物體運(yùn)動(dòng)速度的乘積()(3)汽車(chē)的功率一定，汽車(chē)的速度越大，牽引力就越大(×)(4)汽車(chē)在高速公路上行駛，功率的大小與速度的大小無(wú)關(guān)(×)2下列關(guān)于功率的說(shuō)法中正確的是()A由P知，力做的功越多，功率越大B由PFv知，物體運(yùn)動(dòng)得越快，功率越大C由WPt知，功率越大，力做的功越多D由PFvcos 知，某一時(shí)刻，即使力和速度都很大，但功率不一定大D由P知，力在單位時(shí)間內(nèi)做的功越多，功率越大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由PFv知，物體運(yùn)動(dòng)得越快，功率

3、不一定越大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由WPt知，功率越大，力在相同時(shí)間內(nèi)做的功越多，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由PFvcos 知，某一時(shí)刻，即使力和速度都很大，但功率不一定大，因夾角不確定，選項(xiàng)D正確3在一次舉重比賽中，一名運(yùn)動(dòng)員將質(zhì)量為127.5 kg的杠鈴舉起歷時(shí)約2 s，該運(yùn)動(dòng)員在舉起杠鈴運(yùn)動(dòng)中的平均功率約為()A幾十瓦左右B一千瓦左右C幾十千瓦左右D幾百千瓦左右B設(shè)舉重運(yùn)動(dòng)員將杠鈴舉高1.7 m，則P1 083.75 W功率的理解和計(jì)算定義式P計(jì)算式PFv適用條件適用于任何情況下功率的計(jì)算適用于F與v同向的情況應(yīng)用求某個(gè)過(guò)程中的平均功率當(dāng)時(shí)間t0時(shí)，可由定義式求瞬時(shí)功率若v表示物體在時(shí)間t內(nèi)的平均速度，則功率P

4、表示力F在時(shí)間t內(nèi)的平均功率；若v表示物體在某一時(shí)刻的瞬時(shí)速度，則功率P表示力F在該時(shí)刻的瞬時(shí)功率公式理解功率可以用P來(lái)表示，但功率并不由W、t決定P一定時(shí)，F(xiàn)與v成反比；v一定時(shí)，F(xiàn)與P成正比；F一定時(shí)，v與P成正比【例1】如圖所示，質(zhì)量為m2 kg的木塊在傾角37°的斜面上由靜止開(kāi)始下滑，木塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，已知：sin 37°0.6，cos 37°0.8，g取10 m/s2，求：(1)前2 s內(nèi)重力的平均功率；(2)2 s末重力的瞬時(shí)功率解析(1)木塊沿斜面下滑時(shí)，對(duì)木塊受力分析由牛頓第二定律可得mgsin mgcos ma，解得a2 m/s2

5、由位移公式lat2×2×22 m4 m重力在前2 s內(nèi)做的功為Wmglsin 2×10×4×0.6 J48 J重力在前2 s內(nèi)的平均功率為 W24 W.(2)木塊在2 s末的速度vat2×2 m/s4 m/s2 s末重力的瞬時(shí)功率Pmgvcos(90°)mgvsin 2×10×4×0.6 W48 W.答案(1)24 W(2)48 W計(jì)算功率應(yīng)該注意的問(wèn)題(1)首先應(yīng)該明確所求的功率是平均功率還是瞬時(shí)功率，計(jì)算平均功率與瞬時(shí)功率選擇的公式不同(2)求平均功率時(shí)，應(yīng)明確是哪一段時(shí)間內(nèi)的平均功率；求瞬

6、時(shí)功率時(shí)，應(yīng)明確是哪一時(shí)刻的瞬時(shí)功率(3)應(yīng)該明確是哪一個(gè)力對(duì)物體做功的功率，是動(dòng)力還是阻力，是恒力還是變力等不同情況應(yīng)選擇不同的公式1(多選)質(zhì)量為3 kg的物體，從高45 m處自由落下(g取10 m/s2)，那么在下落的過(guò)程中()A前2 s內(nèi)重力做功的功率為300 WB前2 s內(nèi)重力做功的功率為675 WC第2 s末重力做功的功率為600 WD第2 s末重力做功的功率為900 WAC前2 s物體下落hgt220 m，重力做功的功率P1 W300 W，A正確，B錯(cuò)誤；2 s末物體的速度vgt20 m/s，此時(shí)重力的功率P2mgv600 W，C正確，D錯(cuò)誤機(jī)車(chē)啟動(dòng)的兩種方式兩種方式以恒定功率啟

7、動(dòng)以恒定加速度啟動(dòng)P­t圖和v­t圖OA段過(guò)程分析vF a a不變F不變PFv直到P額Fv1運(yùn)動(dòng)性質(zhì)加速度減小的加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)、維持時(shí)間t0AB段過(guò)程分析FF阻a0F阻vF a 運(yùn)動(dòng)性質(zhì)以vm做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)BC段FF阻a0F阻，以vm做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)【例2】在平直路面上運(yùn)動(dòng)的汽車(chē)的額定功率為60 kW，若其總質(zhì)量為5 t，在水平路面上所受的阻力為5×103 N.(1)求汽車(chē)所能達(dá)到的最大速度；(2)若汽車(chē)以0.5 m/s2的加速度由靜止開(kāi)始做勻加速運(yùn)動(dòng)，則這一過(guò)程能維持多長(zhǎng)時(shí)間？(3)若汽車(chē)以額定功率啟動(dòng)，則汽車(chē)車(chē)速v2 m/s時(shí)其加

8、速度為多大？思路點(diǎn)撥：汽車(chē)速度達(dá)到最大的條件是a0，即FFf.汽車(chē)以恒定加速度a勻加速運(yùn)動(dòng)的“收尾”條件是：PP額，此時(shí)的速度為勻加速運(yùn)動(dòng)的最大速度汽車(chē)速度為v時(shí)牽引力F.解析(1)當(dāng)汽車(chē)速度達(dá)到最大時(shí)，牽引力FFf，則由PFv得汽車(chē)所能達(dá)到的最大速度vmaxm/s12 m/s.(2)汽車(chē)以恒定的加速度a做勻加速運(yùn)動(dòng)，能夠達(dá)到的最大速度為v，則有Ffma得v m/s8 m/s由vat得這一過(guò)程維持的時(shí)間t s16 s.(3)當(dāng)汽車(chē)以額定功率啟動(dòng)達(dá)到2 m/s的速度時(shí)，牽引力F N3×104 N，由牛頓第二定律得汽車(chē)的加速度a m/s25 m/s2.答案(1)12 m/s(2)16 s

9、(3)5 m/s2用公式PFv處理機(jī)車(chē)啟動(dòng)問(wèn)題時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題(1)公式PFv中的F指的是機(jī)車(chē)的牽引力，而不是合外力(2)只有機(jī)車(chē)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，牽引力F才等于它受到的阻力Ff大小(3)機(jī)車(chē)以恒定加速度啟動(dòng)時(shí)，勻加速結(jié)束時(shí)的速度并沒(méi)有達(dá)到最終勻速運(yùn)動(dòng)的速度vm.2(多選)如圖是一汽車(chē)在平直路面上啟動(dòng)的速度時(shí)間圖象，從t1時(shí)刻起汽車(chē)的功率保持不變，由圖象可知()A0t1時(shí)間內(nèi)，汽車(chē)的牽引力增大，加速度增大，功率不變B0t1時(shí)間內(nèi)，汽車(chē)的牽引力不變，加速度不變，功率增大Ct1t2時(shí)間內(nèi)，汽車(chē)的牽引力減小，加速度減小Dt1t2時(shí)間內(nèi)，汽車(chē)的牽引力不變，加速度不變BC0t1時(shí)間內(nèi)，汽車(chē)的速度是均勻增加的，是

10、勻加速運(yùn)動(dòng)，所以汽車(chē)的牽引力不變，加速度不變，功率增大，所以A錯(cuò)誤，B正確；t1t2時(shí)間內(nèi)，汽車(chē)的功率已經(jīng)達(dá)到最大值，功率不能再增加，所以汽車(chē)的牽引力在減小，加速度也要減小，所以C正確，D錯(cuò)誤課 堂 小 結(jié)1.功與完成這些功所用時(shí)間的比值叫作功率，即P，表示做功的快慢2公式P一般用來(lái)計(jì)算平均功率，瞬時(shí)功率用公式PFv進(jìn)行計(jì)算，若v取平均速度，則PFv為平均功率3汽車(chē)上坡時(shí)，司機(jī)要“換擋”來(lái)減小速度，這樣在發(fā)動(dòng)機(jī)功率相同的情況下可以獲得較大的牽引力；汽車(chē)在平直公路上，所受阻力較小，可以使用高轉(zhuǎn)速比的擋位獲得較大的速度.知 識(shí) 脈 絡(luò)1如圖所示，在光滑的水平面上放著一個(gè)質(zhì)量為10 kg的木箱，拉力

11、F與水平方向成60°角，F(xiàn)2 N木箱從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，4 s末拉力的瞬時(shí)功率為()A0.2 WB0.4 WC0.8 WD1.6 WB木箱的加速度a0.1 m/s2,4 s末的速度vat0.4 m/s，則瞬時(shí)功率PF·v·cos 0.4 W，B正確2如圖所示是甲、乙兩物體做功與所用時(shí)間的關(guān)系圖象，那么甲物體的功率P甲與乙物體的功率P乙相比()AP甲P乙BP甲P乙CP甲P乙D無(wú)法判定B根據(jù)功率的定義式P可知，在功與所用時(shí)間的關(guān)系圖象中，直線(xiàn)的斜率表示功率因此，由圖線(xiàn)斜率可知P甲P乙，選項(xiàng)B正確3假設(shè)摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率如果摩托艇發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則摩托艇的最大速率變?yōu)樵瓉?lái)的()A4倍 B2倍 C.倍D.倍D當(dāng)功率為P時(shí)，PFvkv·vkv2；當(dāng)功率為2P時(shí)，2Pkv·vkv2，因此，vv，D正確4能源短缺和環(huán)境惡化已經(jīng)成為關(guān)系到人類(lèi)社會(huì)能否持續(xù)發(fā)展的大問(wèn)題為緩解能源緊張壓力、減少環(huán)境污染，汽車(chē)制造商紛紛推出小排量經(jīng)濟(jì)實(shí)用型轎車(chē)某公司研制開(kāi)發(fā)了某型號(hào)小汽車(chē)，發(fā)動(dòng)機(jī)