教學(xué)設(shè)計(jì) 功率

1、1.2 功率【教學(xué)目標(biāo)】1. 理解功率的概念。2. 了解平均功率和瞬時(shí)功率的含義。3. 比較并理解Peq f(W,t)和PFv ，能根據(jù)情況選擇合適的公式解決實(shí)際問(wèn)題。【教學(xué)重難點(diǎn)】1. 在理解力對(duì)物體做功的兩個(gè)要素的基礎(chǔ)上掌握功的概念及功的計(jì)算公式。（重點(diǎn)）2. 理解功率的概念，并靈活應(yīng)用功率的計(jì)算公式計(jì)算平均功率和瞬時(shí)功率。（重點(diǎn)）3. 正確區(qū)分平均功率和瞬時(shí)功率所表示的物理意義，并能夠利用相關(guān)公式計(jì)算平均功率和瞬時(shí)功率。（難點(diǎn)）【教學(xué)準(zhǔn)備】多媒體課件【教學(xué)過(guò)程】（一）功率1. 定義：功W與完成這些功所用時(shí)間t的比值叫作功率。 2. 定義式：Peq f(W,t) 3. 物理意義：表示物體做

2、功快慢的物理量。 4. 單位：國(guó)際單位：瓦特（W），常用單位：千瓦（kW）或焦耳/秒（J/s）W功單位：焦耳（J） t做功所用時(shí)間單位：秒(s)換算關(guān)系：1kW = 1000 W1W=1J/s5. 功率是標(biāo)量，功率表示做功過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化的快慢。（二）額定功率與實(shí)際功率1. 額定功率：機(jī)械允許長(zhǎng)時(shí)間正常工作時(shí)的最大功率.發(fā)動(dòng)機(jī)銘牌上的功率指的就是額定功率.2. 實(shí)際功率：機(jī)械實(shí)際工作時(shí)的輸出功率.發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率不能長(zhǎng)時(shí)間大于額定功率，否則會(huì)損壞機(jī)械.（三）功率與速度的關(guān)系1. 功率與速度關(guān)系的推導(dǎo)學(xué)生閱讀教材，思考教師提出的問(wèn)題，推導(dǎo)功率與速度的關(guān)系式。問(wèn)題：力、位移、時(shí)間都與功率相聯(lián)系，請(qǐng)同

3、學(xué)們用學(xué)過(guò)的知識(shí)推導(dǎo)出功率與速度的關(guān)系式關(guān)系式：PFv2. 平均功率與瞬時(shí)功率(1)由v =eq f(s,t)求出的是物體在時(shí)間t內(nèi)的平均速度，代入公式P=Fv求出的功率是F在時(shí)間t內(nèi)的平均功率；如果t取得足夠小，則v表示瞬時(shí)速度，此時(shí)由P=Fv求得的功率就是F在該時(shí)刻的瞬時(shí)功率。即當(dāng)v為平均速度時(shí)，求得的功率就是平均功率，v為瞬時(shí)速度時(shí)，求得的功率就是瞬時(shí)功率。(2)v是平均速度，P是平均功率(F為恒力，且F與v同向)，v是瞬時(shí)速度，P是瞬時(shí)功率。3.功率、力與速度間的關(guān)系定值各量間的關(guān)系應(yīng)用P一定F與v成反比汽車上坡時(shí)，要增大牽引力，應(yīng)換擋減小速度v一定F與P成正比汽車上坡時(shí)，要使速度不變

4、，應(yīng)加大油門，增大輸出功率，獲得較大牽引力F一定P與v成正比汽車在高速路上，加大油門，增大輸出功率，可以提高速度4. P=Fvcos (1)F可為恒力可為變力(2)運(yùn)動(dòng)可為直線運(yùn)動(dòng)可為曲線運(yùn)動(dòng)(3)為力F與瞬時(shí)速度v方向間的夾角例1：質(zhì)量m=3 kg的物體，在水平力F=6的作用下，在光滑水平面上從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=3 s，求：(1)力F在t=3 s內(nèi)對(duì)物體所做的功。 (2)力F在t=3 s內(nèi)對(duì)物體所做功的平均功率。(3)在3 s末力F對(duì)物體做功的瞬時(shí)功率。答案：(1)54 J (2)18W (3)36W解析：物體在水平力F的作用下，在光滑水平面上做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第

5、二定律，可求出加速度a=EQ F(F,m)=2 m/s2，則：物體在3 s末的速度v=at=6 m/s物體在3 s內(nèi)的位移s=eq f(1,2)at2=9 m(1)力F做的功W=Fs=69 J=54 J(2)力F在3 s內(nèi)的平均功率P=EQ F(W,t)=18 W(3)3 s末力F的瞬時(shí)功率P=Fv=66 W=36 W （四）動(dòng)力機(jī)械的兩種啟動(dòng)方式對(duì)于汽車或吊車等動(dòng)力機(jī)械，在靜止開(kāi)始啟動(dòng)的過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率、牽引力和速度的關(guān)系滿足公式PFv，在P、F、v三個(gè)物理量中，若保持一個(gè)量不變，當(dāng)另一個(gè)量變化時(shí)，第三個(gè)量也隨之變化。兩種常見(jiàn)的啟動(dòng)過(guò)程分析如下：1. 動(dòng)力機(jī)械以恒定的功率啟動(dòng)和行駛過(guò)

6、程動(dòng)力機(jī)械牽引功率P保持恒定時(shí)，由P = Fv可知，牽引力大小F與速度v成反比。結(jié)合牛頓第二定律F f =ma可知，動(dòng)力機(jī)械以恒定功率啟動(dòng)的過(guò)程，隨著速度v的逐漸增大，加速度逐漸減小，當(dāng)F=f時(shí)，加速度a=0，此時(shí)汽車的速度達(dá)到最大值vm，最后汽車做勻速運(yùn)動(dòng)。動(dòng)力機(jī)械以恒定功率啟動(dòng)過(guò)程中，物體運(yùn)動(dòng)具有以下特點(diǎn)：(1)物體在啟動(dòng)過(guò)程中先做加速度不斷變小的加速運(yùn)動(dòng)，同時(shí)牽引力變小，當(dāng)牽引力等于阻力時(shí)，物體開(kāi)始以最大速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)；(2)動(dòng)力機(jī)械在啟動(dòng)過(guò)程中的功率始終等于其額定功率；(3)動(dòng)力機(jī)械的牽引力F和阻力f始終滿足牛頓第二定律F- f=ma；(4)動(dòng)力機(jī)械的牽引力F和瞬時(shí)速度v始終滿足P

7、=P額=Fv(5)在啟動(dòng)過(guò)程結(jié)束時(shí)，牽引力和阻力平衡，此時(shí)有P額=Fvm = f vm2. 動(dòng)力機(jī)械以恒定的加速度啟動(dòng)和行駛過(guò)程以恒定的加速度啟動(dòng)時(shí)，若汽車受到的阻力f是不變的，則牽引力也是恒定的。物體以加速度aeq f(Ff,m)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，動(dòng)力機(jī)械的實(shí)際輸出功率P隨速度增大而增大，直至輸出功率等于額定功率，勻加速過(guò)程結(jié)束，此時(shí)物體速度達(dá)到勻加速直線運(yùn)動(dòng)階段的最大速度v1m，接著動(dòng)力機(jī)械保持額定功率不變，物體繼續(xù)加速而牽引力減小，直到加速度a減小到0，最后做勻速行駛運(yùn)動(dòng)，速度達(dá)到最終的最大速度。這一啟動(dòng)方式具有下列特點(diǎn)：(1)物體啟動(dòng)過(guò)程經(jīng)歷了兩個(gè)階段：一是勻加速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，二是變加

8、速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，最終做勻速直線運(yùn)動(dòng)；(2)物體在勻加速直線運(yùn)動(dòng)階段，瞬時(shí)速度vt=at，勻加速直線運(yùn)動(dòng)所能維持的時(shí)間t1=eq f(v1m,a)；(3)物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)階段，任一時(shí)刻瞬時(shí)功率Pt=FvtP額；(4)物體在勻加速直線運(yùn)動(dòng)階段結(jié)束時(shí)，瞬時(shí)功率Pt等于額定功率P額，且滿足Pt=P額=Fv1m；(5)物體在變加速直線運(yùn)動(dòng)階段功率恒為額定功率，達(dá)到勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)牽引力和阻力平衡：Pt=P額= f vm例2：汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為60kW，汽車質(zhì)量為5t，汽車在水平路面上行駛時(shí)，阻力是車重的0.1倍，g取10m/s2，問(wèn)： (1)汽車保持額定功率從靜止起動(dòng)后能達(dá)到的最大速度是多少? (2)若汽車保持0.5m/s2的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng)，這一過(guò)程能維持多長(zhǎng)時(shí)間? 答案：(1)12m/s (2)16s解析：(1)當(dāng)牽引力F大小等于阻力f時(shí)，汽車的加速度a=0，速度達(dá)到最大值vm，據(jù)公式P=Fv，可得出汽車最大速度vmP額=Fv=fvmvmeq f(P額,F)eq f(P額,f)= eq f(60103,0.1500010) m/s12 m/s (2)汽車做勻加速運(yùn)動(dòng)所能維持的時(shí)間應(yīng)該從開(kāi)始到汽車達(dá)到額定功率的時(shí)候，設(shè)汽車做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)的牽引力為F牽，阻力為f，據(jù)牛頓第二定律，有F