2012高中物理 1.3 功率學(xué)案8 魯科版必修2

1、1.3功率 學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1知道功率的物理意義、定義式、單位。2理解功率的導(dǎo)出式P=Fv的物理意義，并掌握其用法，會利用功率的兩個(gè)公式來解釋現(xiàn)象和進(jìn)行計(jì)算。3理解平均功率和瞬時(shí)功率，了解平均功率、瞬時(shí)功率、額定功率、實(shí)際功率的區(qū)別與聯(lián)系【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】1理解功率的概念。2知道功率的種類及其計(jì)算?！局R要點(diǎn)】1功率（power）是表示物體做功_的物理量，其定義式是P=_。功率的國際單位是瓦特（watt），符號是_。技術(shù)上常用_做功率的單位，1kw=_w。2動力機(jī)器長時(shí)間工作所能輸出的最大功率叫做_，實(shí)際工作時(shí)輸出的功率叫做_，一般_額定功率（填“大于”、“等于”、“小于”）。3功率和速度關(guān)系的表達(dá)

2、式為P=_，可以看出，汽車、火車等交通工具發(fā)動機(jī)功率P一定時(shí)，牽引力F與速度v成_比，要增大牽引力，就要_速度?！締栴}探究】 1、功率的計(jì)算(1)平均功率 (定義式)，說明：它表示時(shí)間t內(nèi)的平均功率，不管是恒定的力做功，還是變力做功，它都適用 說明：它表示時(shí)間t內(nèi)的平均功率，為恒力F與的夾角。 瞬時(shí)功率 說明：P和v分別表示t時(shí)刻的功率和速度，為兩者間的夾角。與P=Fvcos的應(yīng)用選擇，在具體應(yīng)用時(shí)，這兩個(gè)公式既有交叉性，同時(shí)又有不同的側(cè)重。一般來說，在計(jì)算瞬時(shí)功率時(shí)，應(yīng)考慮應(yīng)用P=Fvcos來求解，在計(jì)算一段過程的平均功率時(shí)，應(yīng)選用。例1 從空中以40m/s的初速度沿著水平方向拋出一個(gè)重為1

3、0N的物體，不計(jì)空氣阻力，取g=10m/s2，求(1)在拋出后3s內(nèi)重力的功率。(2)在拋出后3s時(shí)重力的功率(設(shè)3s時(shí)未落地)。解析 (1)3s內(nèi)的功率是指平均功率，3s內(nèi)重力做功，故。(2) 3s時(shí)的功率是指瞬時(shí)功率，應(yīng)用求解，結(jié)合平拋知識得mggt=10103=300W。例2 一個(gè)質(zhì)量為m的物體，從高度為h，長度為L的光滑斜面頂端由靜止開始下滑，求物體到達(dá)斜面底端時(shí)重力做功的功率？解析： 本題所求重力做功的功率，應(yīng)為瞬時(shí)功率 P=mgv cos，而速度v是沿著斜面向下的。如圖，設(shè)斜面的傾角為 ，根據(jù) 而（90），所以 點(diǎn)評：本題主要考查對瞬時(shí)功率的計(jì)算，要求同學(xué)們對三角關(guān)系理解通徹，并且

4、靈活運(yùn)用公式.2.機(jī)車的啟動問題發(fā)動機(jī)的額定功率是指牽引力的功率，而不是合外力的功率。P=Fv中，F(xiàn)指的是牽引力。在P一定時(shí)，F(xiàn)與v成反比；在F一定時(shí)，P與v成正比。(1)在額定功率下啟動對車在水平方向上受力分析如圖2-3-2，由公式P=Fv和F-f=ma知,由于P恒定，隨著v的增大,F必將減小,a也必將減小,汽車做加速度不斷減小的加速運(yùn)動,直到F=f,a=0,這時(shí)v達(dá)到最大值.可見，恒定功率的加速一定不是勻加速.這種加速過程發(fā)動機(jī)做的功只能用W=Pt計(jì)算，不能用W=Fs計(jì)算（因?yàn)镕為變力）.其速度圖象如圖所示.vafFvmt0v(2)以恒定加速度a啟動:vmt0v/vt1t2由公式P=Fv和

5、Ff=ma知，由于a恒定，所以F恒定，汽車做勻加速運(yùn)動，而隨著v的增大，P也將不斷增大，直到P達(dá)到額定功率Pm，功率不能再增大了.這時(shí)勻加速運(yùn)動結(jié)束，此時(shí)速度為,此后汽車要想繼續(xù)加速就只能做恒定功率的變加速運(yùn)動了,由于機(jī)車的功率不變,速度增大,牽引力減小,從而加速度也減小,直到F=f時(shí),a=0,這時(shí)速度達(dá)到最大值?？梢姡愣恳Φ募铀?，即勻加速運(yùn)動時(shí)，功率一定不恒定。這種加速過程發(fā)動機(jī)做的功只能用W=Fs計(jì)算，不能用W=Pt計(jì)算（因?yàn)镻為變功率）。其速度圖象如圖所示。要注意兩種加速運(yùn)動過程的最大速度的區(qū)別。例3 汽車質(zhì)量5t，額定功率為60KW，當(dāng)汽車在水平路面上行駛時(shí)，受到的阻力是車重的0

6、.1倍，問：(1)汽車在此路面上行駛所能達(dá)到的最大速度是多少？(2)若汽車從靜止開始，保持以0.5m/s2的加速度作勻加速直線運(yùn)動，這一過程能維持多長時(shí)間？ 解析：(1) 當(dāng)汽車達(dá)到最大速度時(shí)，加速度a=0，此時(shí) 由、解得(2) 汽車作勻加速運(yùn)動，故F牽-mg=ma，解得F牽=7.5103N。設(shè)汽車剛達(dá)到額定功率時(shí)的速度為v，則P = F牽v，得v=8m/s。設(shè)汽車作勻加速運(yùn)動的時(shí)間為t，則v=at，得t=16s。例4. 質(zhì)量是2000kg、額定功率為80kW的汽車，在平直公路上行駛中的最大速度為20m/s。若汽車從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動，加速度大小為2m/s2，運(yùn)動中的阻力不變。求：汽車所

7、受阻力的大小。3s末汽車的瞬時(shí)功率。汽車做勻加速運(yùn)動的時(shí)間。汽車在勻加速運(yùn)動中牽引力所做的功。解析： 所求的是運(yùn)動中的阻力，若不注意“運(yùn)動中的阻力不變”，則阻力不易求出。以最大速度行駛時(shí)，根據(jù)P=Fv，可求得F=4000N。而此時(shí)牽引力和阻力大小相等。 由于3s時(shí)的速度v=at=6m/s，而牽引力由FFf=ma得F=8000N，故此時(shí)的功率為P= Fv =4.8104W。 設(shè)勻加速運(yùn)動的時(shí)間為t，則t時(shí)刻的速度為v=a t=2t，這時(shí)汽車的功率為額定功率。由P=Fv，將F=8000N和v=2 t代入得t=5s。 勻加速運(yùn)動階段牽引力為恒力，牽引力所做的功點(diǎn)評：中的時(shí)間，有的學(xué)生用v=at，得t=vm/a=10s，這是錯(cuò)誤的。要注意，汽車不是一直勻加速到最大速度的。3利用求變力做功問題如果汽車是以恒定功率起動，則牽引力是變力，發(fā)動機(jī)做功為變力做功，但抓住汽車的功率不變，由可求汽車牽引力做的功。例5.卡車在平直公路上從靜止開始加速行駛，經(jīng)時(shí)間t前進(jìn)距離s，速度達(dá)到最大值vm。設(shè)此過程中發(fā)動機(jī)功率恒為P，卡車所受阻力為f，則這段時(shí)間內(nèi)，發(fā)動機(jī)所做的功為（ ）APt Bfs CPtfs Dfvmt解析：發(fā)動機(jī)所做的功是指牽引力的功。由于卡車以恒定功率運(yùn)動，所以發(fā)動機(jī)所做的功應(yīng)等于發(fā)動機(jī)的功率乘以卡車行駛的時(shí)間，A對。B項(xiàng)給出的是卡車克服阻力做的功，在這段時(shí)間內(nèi)，牽引力的功不等于