功率教案(教師用)

課題：功率課型：一對(duì)二同步復(fù)習(xí)（基礎(chǔ)）科目：物理備課時(shí)間：2012.7.6講師：鄺飛云課程適合學(xué)生：人教版高一學(xué)生教學(xué)目標(biāo)1.掌握一般功率的計(jì)算方法2.能靈活解決汽車起動(dòng)問題教學(xué)內(nèi)容概念、公式的理解、一般功率的求法、汽車起動(dòng)問題重點(diǎn)一般功率的求法、汽車起動(dòng)問題難點(diǎn)汽車起動(dòng)問題、功率與功和機(jī)械能守恒的之間相互運(yùn)用知識(shí)導(dǎo)入：一、功率的定義:功跟完成這些功所用時(shí)間的比值叫做功率，它表示物體做功的快慢．二、單位：瓦（w），千瓦（kw）；是標(biāo)量三、公式:P＝W／t＝Fv1．P＝W／t所求的是這段時(shí)間內(nèi)平均功率．2．P＝Fv當(dāng)v為平均值時(shí)為平均功率，當(dāng)v為即時(shí)值時(shí)為即時(shí)功率．3．P＝Fv應(yīng)用時(shí)，F(xiàn)、v必須同向，否則應(yīng)分解F或v，使二者同向．這里的P=Fv實(shí)際上是Fvcosθ、θ為F、v夾角．四、發(fā)動(dòng)機(jī)銘牌上的功率，是額定功率，也就是說該機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的最大輸出功率，表示該機(jī)工作時(shí)輸出功率要小于或等于此值．例題精選——規(guī)律方法1、功率的計(jì)算方法【例1】如圖所示，質(zhì)量為lkg的物體與平面間摩擦系數(shù)μ=0．l（g取10m／s2），在2N水平拉力作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng)了2s，求這段時(shí)間內(nèi)拉力、摩擦力、重力、支持力的平均功率及2s末的即時(shí)功率各為多少？解析：a==1m／s2．s＝?at2＝2m．v＝at＝2m/s外力F做功功率．平均值為：p1＝W/t=Fs/t=2W2s末即時(shí)功率為：P1/=Fv＝4W摩擦力做功功率．平均值：P2=fs/t=1W2s末即時(shí)功率為：P2/=fv=2W重力與支持力N由P=Fvcosθ知：功率都為0．答案：外力F平均功率和即時(shí)功率分別為2W、4W；摩擦力平均功率和即時(shí)功率分別為1W、2W；重力和支持力功率都為0．點(diǎn)評(píng)：（1）明確是什么力做功功率；（2）清楚是平均功率還是即時(shí)功率．*【例2】如圖，質(zhì)量為m的物體沿高為h的光滑斜面滑下到達(dá)底端時(shí)重力的即時(shí)功率為多少？錯(cuò)解：由機(jī)械能守恒定律可知到達(dá)底端速度v=，所以此時(shí)功率P＝mgv=mg：提示：這里沒有注意到mg與v的夾角，應(yīng)當(dāng)為P=mgsinθ點(diǎn)評(píng)：做題時(shí)注意力跟速度的夾角．【例3】一個(gè)小孩站在船頭，按應(yīng)當(dāng)為圖5—15兩種情況用同樣大小力拉繩，經(jīng)過相同的時(shí)間t（船未碰撞），小孩所做的功W1、W2及在時(shí)間t內(nèi)小孩拉繩的功率P1、P2的關(guān)系為（）A．W1＞W(wǎng)2，P1=P2B．W1＝W2，P1＝P2C．W1＜W2，P1＜P2D．W1＜W2，P1=P2提示：兩種情況中拉力對(duì)人做的功一樣，第二種情況拉力除對(duì)人做功外，又對(duì)另一只小船也做了功，所以W2＞W(wǎng)1．由于所用時(shí)間一樣，所以P2＞P1．OABOAB點(diǎn)評(píng)：應(yīng)弄清哪一個(gè)力對(duì)哪一個(gè)物體做功，其功率是什么2、兩種功率【例4】長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)線一端固定在O點(diǎn)，另一端系一質(zhì)量為m的小球，開始時(shí)，細(xì)線被拉直，并處于水平位置，球處在0點(diǎn)等高的A位置，如圖所示，現(xiàn)將球由靜止釋放，它由A運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)B的過程中，重力的瞬時(shí)功率變化的情況是（）A.一直在增大B.一直在減小C.先增大后減小D.先減小后增大解析:小球在A位置時(shí)速度為零，重力的瞬時(shí)功率為零，到達(dá)B位置時(shí)，速度達(dá)到最大，方向水平向左，與重力夾角為900，PB＝0，由于兩個(gè)極端位置瞬時(shí)功率均為0，故可判斷C正確．點(diǎn)評(píng):物體在恒力作用下的變速運(yùn)動(dòng)或在變力作用下的運(yùn)動(dòng)，力做功的瞬時(shí)功率一般都隨時(shí)間變化，應(yīng)根據(jù)公式P=Ftcosα來進(jìn)行分析和計(jì)算．【例5】（1994年上海高考題）跳繩是一種健身運(yùn)動(dòng)。設(shè)某運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量是50kg，他一分鐘跳繩180次。假定在每次跳躍中，腳與地面的接觸時(shí)間占跳躍一次所需時(shí)間的2/5，則該運(yùn)動(dòng)員跳繩時(shí)克服重力做功的平均功率是＿。（g取10m/s2）解析：把運(yùn)動(dòng)員每次跳躍轉(zhuǎn)換成質(zhì)點(diǎn)做豎直上拋運(yùn)動(dòng)模型。每次跳躍總時(shí)間T＝60/180＝1/3s．每次騰空的時(shí)間t=（l一）=0．02s。每次騰空高度h=?g（t/2）2=?×10×（0．02/2）2＝0．05m。每次騰空上升時(shí)克服重力做的功W=mgh=50×10×0．05＝25J。把每次跳躍總時(shí)間T內(nèi)的觸地過程、下落過程舍棄，簡(jiǎn)化成在T內(nèi)就是單一豎直上升克服重力做功的過程，故可解出P＝W/T＝25／（1/3）=75W。點(diǎn)評(píng)：綜上所述不難發(fā)現(xiàn)，靈活地轉(zhuǎn)換物理模型是一種重要的物理思想方法。學(xué)會(huì)這種方法，就會(huì)使我們?cè)诮鉀Q物理問題時(shí)變得從容自如，巧解速解物理問題，從而提高學(xué)習(xí)的效率。3、汽車起動(dòng)問題分析(1)當(dāng)以恒定功率運(yùn)動(dòng)時(shí)，做加速度越來越小的變加速直線運(yùn)動(dòng)，a=－，當(dāng)F牽＝f時(shí)，加速度a＝0，此時(shí)的速度為最大速度．所以vm=p/f，以后機(jī)車做勻速直線運(yùn)動(dòng)。(2)欲使汽車從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，一開始不能用額定功率，功率必須隨著速度增加而增加，使P/v=F恒定；這種運(yùn)動(dòng)持續(xù)一段時(shí)間后．汽車又做加速度越來越小的加速運(yùn)動(dòng)，最后達(dá)到最大速度vm，所以求勻加速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間不可用t=vm/a，必須用v=P額/F，而t=v/a，由此得：t=P額/Fa【例7】質(zhì)量為lkg的機(jī)械與平面間摩擦力f=2N，其額定功率為12W，要使它以a＝lm／s2的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，問做這種運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間為多少？錯(cuò)解：vm＝P/f＝6m／s，t=vm/a=6s解析：以上做法錯(cuò)在何處，我們進(jìn)行如下的分析：要使a＝lm／s2，必須F＝f＋ma＝3N要使F=3N速度最大為v=P/F=4m／s所以做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t=v/a=4s這里可做這樣的檢驗(yàn)：當(dāng)速度大于4m／s時(shí)，不妨設(shè)為5m／s；F=P/v=2．4N，則加速度a=（F－f）/m=0．4m／s2，顯然不是勻加速直線運(yùn)動(dòng)了，所以一旦速度大于4m／s時(shí)，由于功率不再增加，加速度則變小，做的是加速度越來越小的加速直線運(yùn)動(dòng)，直到加速度為零，之后做勻速運(yùn)動(dòng)．答案：4s【例8】一輛汽車在平直的公路上以速度v0開始加速行駛，經(jīng)過一段時(shí)間t，前進(jìn)了距離s，此時(shí)恰好達(dá)到其最大速度Vm.設(shè)此過程中汽車發(fā)動(dòng)機(jī)始終以額定功率P工作，汽車所受的阻力恒定為F，則在這段時(shí)間里，發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功為（）Fvmt；B、Pt；C、?mvm2＋Fs－?mv02；D、；解析：汽車在恒定功率作用做變牽引力的加速運(yùn)動(dòng)，所以發(fā)動(dòng)機(jī)做功為變力做功，根據(jù)P=W/t可求得W=Pt，而P=F/v=Fvm，所以W=Fvmt；根據(jù)能量守恒：W＋?mv02=?mvm2＋Fs所以W=?mvm2＋Fs－?mv02；答案：ABC思考：為何用得到不正確？錯(cuò)在哪里？【例9】質(zhì)量為m=4000kg的卡車，額定輸出功率為P=60kW。當(dāng)它從靜止出發(fā)沿坡路前進(jìn)時(shí)，每行駛100m，升高5m，所受阻力大小為車重的0.1倍，取g=10m/s2.試求：(1)卡車能否保持牽引力為8000N不變?cè)谄侣飞闲旭偅?2)卡車在坡路上行駛時(shí)能達(dá)到的最大速度為多大？這時(shí)牽引力為多大？(3)如果卡車用4000N牽引力以12m/s的初速度上坡，到達(dá)坡頂時(shí)，速度為4m/s,那么卡車在這一段路程中的最大功率為多少？平均功率是多少？分析:汽車能否保持牽引力為8000N上坡要考慮兩點(diǎn)：第一，牽引力是否大于阻力？第二，汽車若一直加速，其功率是否將超過額定功率，依P=Fv解。本題考查了汽車牽引力恒定時(shí)功率的計(jì)算。不少同學(xué)在得到F>f+mgsinθ后，立即做出結(jié)論：汽車可以保持牽引力8000N不變上坡；而沒有考慮到汽車由于加速，速度不斷增大，其功率不斷增大，如果坡路足夠長(zhǎng)，這種運(yùn)動(dòng)方式是不允許的。解：分析汽車上坡過程中受力情況如圖所示：牽引力F,重力mg＝4×104N，f＝kmg＝4×103N，支持力N，依題意sinθ＝5/100。（1）汽車上坡時(shí)，若F＝8000N,而f＋mgsinθ＝4×103＋4×104×1/20＝6×103N,即F>f+mgsinθ,汽車將加速上坡，速度不斷增大，其輸出功率P=Fv也不斷增大，長(zhǎng)時(shí)間后，將超出其額定輸出功率，所以，汽車不能保持牽引力為8000N不變上坡。(2)汽車上坡時(shí)，速度越來越大，必須不斷減小牽引力以保證輸出功率不超過額定輸出功率，當(dāng)牽引力F=f+mgsinθ=6×103N時(shí)，汽車加速度為零，速度增大到最大，設(shè)為vm，則P＝Fv＝（f＋mgsinθ）·vm；F=f+mgsinθ=6×103N（3）若牽引力F=4000N，汽車上坡時(shí)，速度不斷減小，所以最初的功率即為最大，P=Fv=4000×12=48×103w。整個(gè)過程中平均功率為=32×103W4、實(shí)際問題中的功率*【例10】推動(dòng)節(jié)水工程的轉(zhuǎn)動(dòng)噴水“龍頭”。如圖所示，龍頭距地面h，其噴灌半徑可達(dá)10h，每分鐘噴水質(zhì)量為m，所用水從地面下H的井中抽取，設(shè)水以相同的速率噴出，水泵的效率為η，水泵的功率P至少多大？解析:水泵對(duì)水做功，用來增大水的重力勢(shì)能和動(dòng)能．設(shè)水噴出時(shí)速度為v，則h=?gt2,10h=vt;解得每分鐘內(nèi)水泵對(duì)水做的功W＝mg（H＋h）＋?mv2=mg(H+26h)，又W=ηPt,∴鞏固訓(xùn)練：一、選擇題1、下列關(guān)于功率的說法中，正確的是（）A．物體做功越多，功率越大B．物體做功時(shí)間越短，功率越大C．物體做功越快，功率越大D．物體做功時(shí)間越長(zhǎng)，功率越大2、下列都是功率的單位的是()A．WJ/sB．kWPaC.WN/mD.N/m2N·m3、某人手提重力為45牛重的物體，在水平路面上行走50米，然后登上10米高的樓房。前面用了1分鐘時(shí)間，后面用了半分鐘時(shí)間。這個(gè)人登摟時(shí)所做功的功率是()A．15瓦B．5瓦C．30瓦D．45瓦4、一個(gè)重為600牛的大人和一個(gè)重為400牛的小孩進(jìn)行登樓比賽，他們同時(shí)從底層出發(fā)，結(jié)果小孩比大人先到達(dá)六樓，那么()A．大人做功一定多B．小孩做功一定多C．大人功率一定大D．小孩功率一定大5、有甲、乙兩臺(tái)機(jī)器，甲做功是乙的2倍，但乙所用時(shí)間是甲的1/4，比較甲、乙兩機(jī)器的功率，則P甲:P乙是（

）A.3:2

B.2:3

C.1:2

D.1:36、“五一”假期，小林和爸爸一起去登紅山，小林用了15min登到山頂，爸爸用了20min登上了山頂，爸爸的體重是小林的1.5倍，則小林與爸爸的登山功率之比為（）A．9∶8B．8∶9C．1∶2D．2∶17、在中考體育測(cè)試的跳繩項(xiàng)目中，某同學(xué)取得了每分鐘跳150次的好成績(jī)。假設(shè)他每跳一次所用時(shí)間相等，每次跳離地面的平均高度為6cm。則他跳繩時(shí)的功率最接近于（）A．7.5WB．75WC．4500WD．7500W8、甲、乙兩機(jī)器，甲的功率比乙的功率大，這說明（）A．甲做功一定比乙多B．甲做功一定比乙快C．甲做功一定比乙用的時(shí)間少D．做相同的功，甲一定比乙用的時(shí)間多9、初三物理興趣小組的同學(xué)學(xué)習(xí)了功率知識(shí)后，進(jìn)行了“比一比誰上樓功率大”的比賽。其中某同學(xué)從一樓跑到三樓用了10s，則他上樓過程中的功率大約是（）A．3ＷB．30ＷC．300ＷD．3000Ｗ10、登樓梯比賽時(shí)，某同學(xué)從底樓勻速登上五樓，共用了12s，該同學(xué)登樓時(shí)克服重力做功的功率最接近于()A．500WB．100WC．50WD．10W二、填空題1、某物體的功率是1000W,表示的物理意義是__________________________________。2、某機(jī)械在2min內(nèi)把600N的物體勻速提升4m,這個(gè)機(jī)械的功率為__________。3、在水平地面上,小明用50N的水平推力推重100N的箱子,在10s內(nèi)前進(jìn)了10m,小明推箱子的功率為__________W。4、甲乙兩臺(tái)機(jī)器,功率之比為2:3,工作時(shí)間之比為1:3,則它們所做的功之比為__________5、起重機(jī)以0.1m/s的速度將重400N的重物勻速提高5m,起重機(jī)做功________J,它的功率是_______W,合________Kw。6、甲同學(xué)體重600N，乙同學(xué)體重500N，他們進(jìn)行登樓比賽．甲跑上五樓用30s，乙跑上五樓用24s．則：______同學(xué)做功較多，______同學(xué)的功率較大。7、在中考體育考試的跳繩測(cè)試中，某同學(xué)1min跳了180次，若他的質(zhì)量為40㎏，每次跳起的高度為5㎝，他跳一次做的功是J，跳繩時(shí)的功率是W（取g=10N/㎏）。8、起重機(jī)將3000N的物體在1min內(nèi)勻速升高20m，在這段時(shí)間內(nèi)起重機(jī)做的功為J，起重機(jī)的功率為W。9、甲、乙兩位同學(xué)分別把同樣重的木頭從一樓搬到三樓，甲用的時(shí)間比乙用的時(shí)間長(zhǎng)，兩個(gè)對(duì)木頭做功的大小關(guān)系是W甲W乙（選填“＞”、“＝”或“＜”），對(duì)木頭做功快的是同學(xué)。10、功率為10KW的拖拉機(jī)在平直公路上勻速前進(jìn)．受到的阻力是2