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4.1功和功率(第2課時)新知導(dǎo)入新知講解課堂練習(xí)新知導(dǎo)入一頭牛一天能耕地5畝田地一臺耕地機1小時耕地約0.8畝田地為了表示做功的快慢,我們引入了功率的概念。它們誰做的功快呢?新知講解一、功率1、在物理學(xué)中,一個力所做的功W跟完成這些功所用時間t的比值,叫做功率,用P表示,即。2、物理意義:功率是描述力對物體做功快慢的物理量。3、功率的單位:瓦特(W)1J/s=1w1kw=103w力、位移、時間都與功率相聯(lián)系,這種聯(lián)系在技術(shù)上具有重要意義。新知講解由w=FL得:
一個沿著物體位移方向的力對物體做功的功率,等于這個力與物體速度的乘積。(1)公式:P=Fv(2)推導(dǎo)FtL因為新知講解于是上式可以寫成:P=FvP一定時,F(xiàn)與v成反比;v一定時,F(xiàn)與P成正比;F一定時,v與P成正比。說明:(1)若v表示物體在時間t內(nèi)的平均速度,則功率P表示力F在時間t內(nèi)的平均功率;(2)若v表示物體在某一時刻的瞬時速度,則功率P表示力F在該時刻的瞬時功率。(4)由功率速度關(guān)系式知,汽車、火車等交通工具和各種起重機械,當(dāng)發(fā)動機的功率P一定時,牽引力F與速度v成————,要增大牽引力,就要————速度.(3)適用條件:適用于F與v同向的情況反比減小新知講解思考討論1:由P=W/t求出的是平均功率還是瞬時功率?由于據(jù)P=W/t求出的功率反映的是做功的平均快慢程度,所以,據(jù)P=W/t求出的是平均功率。新知講解思考與討論2:從P=Fv可以看出,汽車、火車等交通工具和各種起重機械,當(dāng)發(fā)動機的輸出功率P一定時,牽引力F與速度v成反比。你認(rèn)為應(yīng)該怎樣增大它們的牽引力呢?參考答案:功率P一定時,由P=Fv知牽引力F與速度v成反比,汽車上坡時司機要使用換成低速檔的辦法來減小速度,從而得到較大的牽引力。新知講解不過要提高速度和增大牽引力由P=Fv可知,必須提高發(fā)動機的額定功率,這就是高速火車、汽車和大型艦船需要大功率發(fā)動機的原因。汽車上坡時必須使用低速檔新知講解二、額定功率與實際功率1.額定功率:指機械在長時間正常工作時的最大輸出功率。(1)機械發(fā)動機銘牌上的標(biāo)稱值是額定功率。(2)額定功率是動力機械重要的性能指標(biāo),一個動力機械的額定功率是一定的。2.實際功率:機械在運行過程中的功率是實際功率。說明:實際功率可以小于額定功率,可以等于其額定功率(稱滿負(fù)荷運行),但不能大于額定功率,否則會損壞機械。新知講解【例題2】發(fā)動機的額定功率是汽車長時間行駛時所能輸出的最大功率。某型號汽車發(fā)動機的額定功率為60kW,在水平路面上行駛時受到的阻力是1800N,求發(fā)動機在額定功率下汽車勻速行駛的速度。假定汽車行駛速度為54km/h時受到的阻力不變,此時發(fā)動機輸出的實際功率是多少?新知講解分析:
實際功率不一定總等于額定功率,大多數(shù)情況下輸出的實際功率都比額定功率小,但在需要時,短時間也可以輸出更大的功率。題目中說“受到的阻力不變”,表明本題對于較低速度行駛時發(fā)動機的輸出功率只要求估算。解:汽車在水平路面上勻速行駛時,受到的牽引力F=F阻=1800N由于P=Fv,所以額定功率下的速度新知講解當(dāng)汽車以速度v=54km/h=15m/s行駛時,有P=Fv=1800×15W=27kW汽車以額定功率勻速行駛時的速度為120km/h。汽車以54km/h的速度行駛時,發(fā)動機輸出的實際功率為27kW。新知講解思考討論:你知道機車啟動的過程中分別以額定功率P額啟動和在恒定的牽引力F作用下啟動時機車的速度和加速度如何變化的嗎?1、額定功率P額啟動時:由P=F牽v知P一定時,由知v增大時,F(xiàn)牽減小,由知,加速度a減小,F(xiàn)牽=f阻,a=0V最大。三、機車啟動的兩種形式即:在額定功率下,物體做加速度逐漸減小的加速運動,a=0時F牽=f阻,此時速度最大,以后機車將做勻速運動。新知講解tvovmt10-t1機車做加速度逐漸減小的加速運動新知講解2、在恒定的牽引力F牽作用下啟動當(dāng)P<P額,F(xiàn)牽一定時,由知,a恒定,機車做勻加速直線運動,速度v增大,由P=Fv知,P增大;達(dá)到P額時,F(xiàn)牽>f阻,保持P額繼續(xù)加速,機車做變加速直線運動,當(dāng)F牽=f阻,a=0,V最大??偨Y(jié):(1)先勻加速再變加速最后勻速。(2)當(dāng)F=f時速度最大。tvovmt1t23、注意事項對兩個啟動過程的分析,需要特別注意的是:①勻加速啟動不能達(dá)到最大速度,要想達(dá)到最大速度,還必須再經(jīng)過恒定功率啟動。②在P=Fv中因為P為機車牽引力的功率,所以對應(yīng)的F是牽引力并非合力,這一點在計算時極易出錯。③只有最終勻速運動時P額=Ff?vm,此時vm=P額/Ff。新知講解1、關(guān)于功和功率,下列說法正確的是(
)A.不同物體做相同的功,它們的功率一定相同B.物體做功越多,它的功率就越大C.物體做功越快,它的功率就越大D.發(fā)動機的額定功率與實際功率不可能相等C課堂練習(xí)2、關(guān)于功率的概念,以下說法正確的是(
)A.功率是描述力對物體做功多少的物理量;B.由P=W/t可知,功率與時間成反比;C.由P=Fv可知只要F不為零,v也不為零,那么功率P就一定不為零;D.某個力對物體做功越快,它的功率就一定大課堂練習(xí)D3、如圖所示,汽車停在緩坡上,要求駕駛員在保證汽車不后退的前提下向上啟動,這就是汽車駕駛中的“坡道起步”。駕駛員的正確操作是將變速桿掛入低速擋,徐徐踩下加速踏板,然后慢慢松開離合器,同
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