第4章 第7節(jié)　功率+第8節(jié)　能源的利用與開發(fā)

1、.第七節(jié)功率第八節(jié)能源的利用與開發(fā)學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識 脈 絡(luò)1.理解功率的概念，能運(yùn)用功率的定義式P進(jìn)展有關(guān)計算重點(diǎn)2理解公式PFv的意義，能用于分析、計算和解釋有關(guān)機(jī)動車的運(yùn)動問題重點(diǎn)、難點(diǎn)3知道能源及其分類，理解能源危機(jī)和環(huán)境污染.功 率1定義：單位時間內(nèi)做功的多少，用符號P表示2定義式：P.3單位：國際單位制中功率的單位是瓦特，簡稱瓦，符號是W,1 W1 J/s.常用單位：千瓦kW1 kW1_000 W.4意義功率是標(biāo)量，它是表示物體做功快慢的物理量1力越大，做功越快×2功率越大表示做的功越多×3功率表示做功的快慢去過泰山的同學(xué)會遇到挑山工，假設(shè)挑山工和纜車將一樣的

2、貨物運(yùn)至山頂，兩者對貨物做的功一樣嗎？做功的功率一樣嗎？圖4­7­1【提示】兩者對貨物做的功都等于抑制重力做的功，由于將一樣的貨物運(yùn)往一樣高度的山頂，兩者做一樣的功，而用纜車運(yùn)送貨物所用時間遠(yuǎn)小于挑山工的用時，根據(jù)功率定義知纜車的做功功率遠(yuǎn)大于挑山工的做功功率如圖4­7­2是解放軍正用吊車將一臺坦克車從碼頭上吊起裝上艦船圖4­7­2討論1：將質(zhì)量為m的坦克車勻速吊起，坦克車在t時間內(nèi)勻速上升h高度怎樣計算吊車的功率？【提示】吊車對坦克車做的功Wmgh.功率P.討論2：假設(shè)坦克車在一樣的時間內(nèi)勻加速上升h的高度，吊車的功率是變大還是變小

3、？【提示】變大勻加速吊起，拉力增大，吊車做的功增多，時間一樣，功率變大1功是能量轉(zhuǎn)化的量度，而功率表示做功的快慢，所以從能量轉(zhuǎn)化的角度看，功率也是反映能量轉(zhuǎn)化快慢的物理量2功率是標(biāo)量，雖然功率也有正負(fù)之分，但功率的正負(fù)只是用來表示是動力做功的功率還是阻力做功的功率，在應(yīng)用中一般不強(qiáng)調(diào)功率的正負(fù)3功率的計算公式P適用于任何情況下的功率計算，求得的功率是這段時間t內(nèi)的平均功率，但在這段時間內(nèi)功率可能是變化的1在一次舉重比賽中，一名運(yùn)發(fā)動將質(zhì)量為127.5 kg的杠鈴舉起歷時約2 s，該運(yùn)發(fā)動在舉起杠鈴運(yùn)動中的平均功率約為圖4­7­3A幾十瓦左右B一千瓦左右C幾十千瓦左右D幾百千

4、瓦左右【解析】設(shè)舉重運(yùn)發(fā)動將杠鈴舉高1.7 m，那么P1 083.75 W.【答案】B2如圖4­7­4所示是甲、乙兩物體做功與所用時間的關(guān)系圖像，那么甲物體的功率P甲與乙物體的功率P乙相比圖4­7­4AP甲P乙BP甲P乙CP甲P乙D無法斷定【解析】根據(jù)功率的定義式P可知，在功與所用時間的關(guān)系圖像中，直線的斜率表示時刻的功率因此，由圖線斜率可知P甲P乙，選項(xiàng)B正確【答案】B3人的心臟每跳一次大約輸送8×105 m3的血液，正常人血壓可看做心臟輸送血液的壓強(qiáng)平均值約為1.5×104 Pa，心跳約每分鐘70次，據(jù)此估測心臟工作的平均功率約為

5、多少【解析】設(shè)血壓為p，作用于橫截面積為S的一個直血管內(nèi)的流體上，在時間t內(nèi)流體因壓力的作用而挪動了一定的間隔 l，如下圖，那么壓力做功為WpSlpV，V指流體的體積因此，心臟在每分鐘所做的功應(yīng)為WnpV70×1.5×104×8×105 J84 J故心臟工作的平均功率為P W1.4 W.【答案】1.4 W求解功率時應(yīng)該注意的問題1首先要明確是求哪個力的功率，是某個力的功率，還是物體所受合力的功率，汽車的功率是指汽車牽引力的功率，起重機(jī)的功率是指起重機(jī)鋼絲繩拉力的功率2利用公式P求出的一般是平均功率，而在t0時，可認(rèn)為P是瞬時功率功 率 與 力、 速 度

6、的 關(guān) 系1力F的功率：當(dāng)力F的方向與位移s的方向一樣時，PFv.2平均功率：P求的是t時間內(nèi)的平均功率；PFvcos 中，假設(shè)v為平均速度，那么P就是平均功率瞬時功率：PFvcos 中，假設(shè)v為瞬時速度，那么P為瞬時功率3額定功率與實(shí)際功率定義特點(diǎn)聯(lián)絡(luò)額定功率機(jī)械正常工作時，允許到達(dá)的最大功率不同機(jī)械額定功率可能不同，但同一機(jī)械額定功率不變?yōu)榱藱C(jī)械的平安P額P實(shí)實(shí)際功率機(jī)械實(shí)際運(yùn)行的功率同一機(jī)械實(shí)際功率隨工作情況而變1機(jī)械可以在實(shí)際功率等于額定功率的情況下長時間工作2當(dāng)發(fā)動機(jī)的功率一定時，速度越大，汽車的牽引力越大×3當(dāng)輸出功率一定時，速度和牽引力成反比如圖4­7

7、3;5所示，越野車比賽時，汽車爬坡要使用低速擋汽車使用低速擋的目的是什么？圖4­7­5【提示】汽車爬坡需要的牽引力變大，根據(jù)PFv，在功率一定的情況下要減小速度汽車以不同方式啟動，一次以恒定功率啟動，一次勻加速啟動圖4­7­6討論1：用公式PFv研究汽車啟動問題時，力F是什么力？【提示】F是汽車的牽引力討論2：以恒定功率啟動時，汽車的加速度變化嗎？做什么運(yùn)動？【提示】汽車以恒定功率啟動，根據(jù)PFv，v增大，F(xiàn)減小，加速度減小，故加速度變化，汽車做變加速運(yùn)動1關(guān)系式PFv中各物理量間的關(guān)系1同體關(guān)系關(guān)系式PFv中的P、F、v是對應(yīng)于同一個物體的三個物理量，

8、對于不在同一物體上的情況沒有意義2同時關(guān)系P、F、v三個量中任意一個物理量都是可以變化的，應(yīng)用關(guān)系式PFv進(jìn)展分析時，這三個物理量一定要對應(yīng)于運(yùn)動物體的同一時刻3同向關(guān)系F、v是兩個矢量，必須具有一樣的方向，假設(shè)二者方向不同，成一定夾角時，該關(guān)系式變形為PFvcos .2機(jī)車啟動的兩種方式1機(jī)車以恒定功率啟動的運(yùn)動過程這一啟動過程的v­t關(guān)系圖象如圖4­7­7所示圖4­7­7只有當(dāng)機(jī)車的牽引力與所受阻力大小相等時，機(jī)車才能到達(dá)最大速度，即vmax.在加速過程中，加速度是逐漸減小的，假如知道某時刻的速度，就可求得此時刻的加速度2機(jī)車以恒定加速度啟

9、動的運(yùn)動過程這一啟動過程的v­t關(guān)系圖象如圖4­7­8所示圖4­7­8由牛頓第二定律得Ffma，所以牽引力Ffma定，當(dāng)PP額時，勻加速運(yùn)動的最大速度vmax.由vmaxa定t得，勻加速運(yùn)動持續(xù)的時間t.4如圖4­7­9所示，在光滑的程度面上放著一個質(zhì)量為10 kg的木箱，拉力F與程度方向成60°角，F(xiàn)2 N木箱從靜止開場運(yùn)動，4 s末拉力的瞬時功率為圖4­7­9A0.2 WB0.4 WC0.8 WD1.6 W【解析】木箱的加速度a0.1 m/s2,4 s末的速度vat0.4 m/s，那么瞬時功

10、率PFvcos 0.4 W，B正確【答案】B5質(zhì)量為m的汽車行駛在平直公路上，在運(yùn)動中所受阻力不變，當(dāng)汽車的加速度為a，速度為v時，發(fā)動機(jī)功率為P1；當(dāng)功率為P2時，汽車行駛的最大速度為A.B.C.D.【解析】由題意知Ffma，P1Fv，由以上兩式得f.當(dāng)功率為P2時，汽車行駛的最大速度vm，B正確【答案】B6假定額定功率為80 kW的汽車，在平直的公路上行駛的最大速度為20 m/s，汽車質(zhì)量為2×103 kg，假如汽車從靜止開場做勻加速直線運(yùn)動，加速度為2 m/s2，運(yùn)動過程中阻力不變，求： 【導(dǎo)學(xué)號：35390078】1汽車所受的恒定阻力大??；2汽車勻加速運(yùn)動的最長時間【解析】1

11、依題意：當(dāng)汽車到達(dá)最大速度時，F(xiàn)牽f那么：P額fvm得：f4×103 N.2在勻加速階段：據(jù)牛頓第二定律有：F牽fma得：F牽fma8×103 N當(dāng)汽車到達(dá)額定功率時：P額F牽v得：v10 m/s勻加速時間：t5 s.【答案】14×103 N25 s機(jī)車啟動的幾個問題1機(jī)車的最大速度vmax的求法，機(jī)車到達(dá)勻速前進(jìn)時速度最大，此時牽引力F等于阻力f，故vmax.2勻加速啟動最長時間的求法，牽引力Fmaf，勻加速的最后速度vmax，時間t.3瞬時加速度的求法，據(jù)F求出牽引力，那么加速度a.能 源 的 分 類、 危 機(jī) 與 開 發(fā)1能源分類1化石能源：煤、石油、天然氣

12、2一次能源與二次能源：一次能源：直接取之于自然界，未經(jīng)人類加工轉(zhuǎn)換的能源按是否可以再生，可分為可再生能源和不可再生能源二次能源是指從一次能源直接或間接轉(zhuǎn)化而來的能源如電能、氫能、焦炭等2能源危機(jī)目前世界上消耗的能源主要是煤、石油、天然氣等礦物質(zhì)，它們分別還可以開采200年、40年和60年左右我國能源消費(fèi)總量已位居世界第二位，隨著經(jīng)濟(jì)的迅速增長和群眾文化生活程度的進(jìn)步，能源消費(fèi)總量將急劇增加，能源短缺的現(xiàn)象更為嚴(yán)重3環(huán)境污染能源的大量使用給人類的生存環(huán)境帶來災(zāi)難酸雨、溫室效應(yīng)、臭氧層破壞、城市熱島效應(yīng)、土壤酸性化、生態(tài)平衡的破壞對人類已不再陌生，海平面升高、暴雨和干旱增多，嚴(yán)重威脅著人類及各種生

13、物的生存4能源的開發(fā)核能、風(fēng)能、太陽能、水能、地?zé)崮?、生物質(zhì)能、海洋能、氫能等是人類將來大力開發(fā)的新能源1由于自然界的能量守恒，所以不需要節(jié)約能源×2能量永遠(yuǎn)不會增加或減少，只能轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移3由于能源危機(jī)，所以要不斷開發(fā)新能源如圖4­7­10所示是我國能源構(gòu)造的統(tǒng)計圖，請根據(jù)此圖數(shù)據(jù)完成下面兩個問題：圖4­7­101總結(jié)出我國能源構(gòu)造或能源現(xiàn)狀的規(guī)律2試著提出解決這種現(xiàn)狀的合理化建議【提示】1我國的能源構(gòu)造主要以煤為主；我國的能源消耗中不可再生能源占據(jù)的比例過大，構(gòu)造不合理；我國能源消耗中可再生能源的比例過小2建議：節(jié)能降耗；開發(fā)新能源；開發(fā)可再

14、生能源如太陽能、風(fēng)能等圖4­7­11討論1：既然能量是守恒的，為什么當(dāng)今社會會出現(xiàn)能源危機(jī)？【提示】能源利用的過程中，能量在總的數(shù)量上并沒有減少，但在可以利用的品質(zhì)上降低了，所以會出現(xiàn)能源危機(jī)討論2：解決能源危機(jī)的途徑是什么？【提示】一是節(jié)約能源，二是開發(fā)新能源1人類與能源的關(guān)系1有利方面：能源的利用給人類的生活帶來了極大的改善，人類社會每一次重大的經(jīng)濟(jì)飛躍和消費(fèi)革命，都與新的能源和動力機(jī)械的利用親密相關(guān)，能源消耗的多少已經(jīng)成為一個國家和地區(qū)經(jīng)濟(jì)開展程度的重要標(biāo)志2不利方面：能源的大量使用會給環(huán)境帶來極大的破壞，如大氣污染、溫室效應(yīng)、酸雨等，對人類造成很大的危害2常規(guī)能源和

15、新能源的轉(zhuǎn)化途徑7煤、石油、天然氣和生物質(zhì)能作為能源的共同特點(diǎn)是A都為可再生能源，取之不尺，用之不竭B都為不可再生能源，用一點(diǎn)，少一點(diǎn)C都為來自太陽輻射的能量D都為污染環(huán)境的能源【解析】煤、石油、天然氣是不可再生能源，對環(huán)境污染嚴(yán)重，生物質(zhì)能是可再生能源，對環(huán)境無污染或污染少，但它們都來自太陽輻射因此，選項(xiàng)C正確，其他選項(xiàng)均錯【答案】C8關(guān)于能源的利用，以下說法中不正確的選項(xiàng)是A由于我國煤和石油的儲量無限，所以太陽能和核能的開發(fā)在我國根本沒有必要B能源的利用過程，本質(zhì)是能的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程C如今人類社會使用的能源主要是煤、石油和天然氣D煤、石油和天然氣的化學(xué)能歸根到底來自太陽能【解析】石油、煤等為非再生的能源，儲量有限，能源的利用中雖然總量不變，但品質(zhì)降低，可再利用能源越來越少，所以新能源的開發(fā)和利用是當(dāng)今世界各國面臨的課題，A錯，B、C、D對【答案】A9能源短缺和環(huán)境惡化指的是煤炭和石油的開采與技術(shù)有關(guān)，在當(dāng)前技術(shù)條件下，煤炭和石油的開采是有限的，這叫能源短缺煤炭和石油資源是有限的，以今天的開采和消耗速度，石油儲藏將在百年內(nèi)用盡，煤炭資源也不可能永續(xù)，這叫能源短缺煤炭和石油具有很大的氣味，在開采、存放和使用過程中這些氣