高中物理（情景切入+課前導(dǎo)讀+問題探究+知能演練）第7章 第3節(jié) 功率課件 新人教版必修2

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1、第三節(jié)功率第三節(jié)功率顛覆F1賽車速度歷史2006年7月22日本田車隊(duì)巴納維亞555挑戰(zhàn)計(jì)劃項(xiàng)目小組在美國的速度圣地猶他州巴納維亞鹽灘上沖破400千米/小時(shí)速度大關(guān)在一標(biāo)準(zhǔn)英里(約1 600米)內(nèi)成功達(dá)到了平均速度400千米/小時(shí)的速度目標(biāo)：當(dāng)?shù)貢r(shí)間7點(diǎn)21分，挑戰(zhàn)用車經(jīng)過一次沖擊即達(dá)到了400.459千米/小時(shí)的最高速度為了達(dá)到更高的速度，往往要采用更大功率的發(fā)動(dòng)機(jī)1理解功率的概念，能應(yīng)用功率公式P 進(jìn)行有關(guān)計(jì)算2正確理解公式PFvcos 的意義，并能進(jìn)行計(jì)算和解釋有關(guān)現(xiàn)象3知道什么是瞬時(shí)功率和平均功率、實(shí)際功率和額定功率，會(huì)在具體問題中計(jì)算瞬時(shí)功率和平均功率wt課前預(yù)習(xí)一、功率1定義 一個(gè)力

2、所做的功W跟完成這些功所用的時(shí)間t的_叫做功率，通常用P表示2定義式根據(jù)功率的定義，可知P_.注意：公式P 是功率的定義式，適用于任何情況下功率的計(jì)算wt比值wt3單位在國際單位制中，功率的單位是_，簡稱_，符號(hào)是_常用單位：1 kW_W.4標(biāo)矢性功率是_，只有大小，沒有方向，但有正負(fù)功率的正負(fù)的意義與功的正負(fù)的意義相同5物理意義功率是表征物體做功_的物理量，它由物體做的功與做這些功所用的時(shí)間共同決定，并不單純由做功的多少?zèng)Q定只有在做功時(shí)間相同的情況下，才能認(rèn)為物體做的功越多，功率越大瓦特瓦W103標(biāo)量快慢二、平均功率和瞬時(shí)功率1平均功率：表示在_內(nèi)做功的平均快慢，用公式表示成P 或P .2瞬

3、時(shí)功率：表示在某一_(或某一時(shí)刻)做功的快慢，一般用P_來求三、額定功率和實(shí)際功率1額定功率是發(fā)動(dòng)機(jī)_時(shí)的最大功率，通常都在銘牌上標(biāo)明額定功率是動(dòng)力機(jī)器重要的性能指標(biāo)，一個(gè)動(dòng)力機(jī)器的額定功率是一定的2實(shí)際功率是發(fā)動(dòng)機(jī)_時(shí)輸出的功率機(jī)器工作wtFv一段時(shí)間位置Fv正常工作實(shí)際工作時(shí)都要受額定功率的限制，發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工作時(shí)輸出的功率(即實(shí)際功率)，可以小于或等于額定功率，有時(shí)實(shí)際功率也會(huì)略大于額定功率，但不允許長時(shí)間超過額定功率四、功率與速度由公式PFv知：1P一定時(shí)，F(xiàn)與v成_2v一定時(shí)，P與F成_3_時(shí)，P與v成正比反比正比F一定怎樣理解和計(jì)算功率？1P 是功率的定義式，物理學(xué)中有許多物理量是用

4、“比值”來定義的，如前面學(xué)習(xí)的速度、加速度等若t較長，P為平均功率只有在趨向于零時(shí)，P才視為瞬時(shí)功率，可見P只能計(jì)算平均功率2公式PFv是功率的另一種計(jì)算方法當(dāng)V是平均速度時(shí)，對(duì)應(yīng)平均功率，當(dāng)V是瞬時(shí)速度時(shí)對(duì)應(yīng)瞬時(shí)功率wtwt3平均功率和瞬時(shí)功率的計(jì)算(1)平均功率的計(jì)算由于平均功率描述了物體在一段時(shí)間內(nèi)做功的快慢程度，它和一段時(shí)間(或一個(gè)過程)相對(duì)應(yīng)，可直接用功率的定義式進(jìn)行計(jì)算， W/t.當(dāng)恒力做功時(shí)WFlcos ，則恒力對(duì)應(yīng)的功率為PFv cos ，當(dāng)v是運(yùn)動(dòng)物體在某一段時(shí)間內(nèi)的平均速度時(shí)，P就是對(duì)應(yīng)該段時(shí)間內(nèi)的平均功率，即PF cos .應(yīng)當(dāng)注意的是，平均功率總是與某段時(shí)間(或某一過程

5、)相對(duì)應(yīng)，所以對(duì)于平均功率一定要明確是哪段時(shí)間(或哪一過程)內(nèi)的Pv(2)瞬時(shí)功率的計(jì)算由功率的定義式P ，某一時(shí)刻t的瞬時(shí)功率等于包含t時(shí)刻在內(nèi)的一段無限小的時(shí)間t內(nèi)所做的功W與這段時(shí)間的比，即P ，但實(shí)際上這樣計(jì)算是不方便的通常情況下，計(jì)算瞬時(shí)功率可根據(jù)PFvcos 求出，其中v是瞬時(shí)速度，為F與v之間的夾角，P、F、v、為瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系wtwtwtwt名師提示：1.公式P 常用于求某個(gè)過程中的平均功率，但如果所取時(shí)間t足夠小，也可以表示瞬時(shí)功率，這與瞬時(shí)速度的定義方式是一樣的2應(yīng)用公式P 求功率時(shí)，一定要先判斷所求的功率是哪個(gè)力在哪段時(shí)間內(nèi)的功率，因?yàn)椴煌υ诓煌瑫r(shí)間內(nèi)的功率是不同的嘗試應(yīng)

6、用1下列關(guān)于功率的說法中正確的是()A由P 知，力做的功越多，功率越大B由PFv知，物體運(yùn)動(dòng)得越快，功率越大C由WPt知，功率越大，力做的功越多D由PFvcos 知，某一時(shí)刻，即使力和速率都很大，但功率不一定大答案：Dwtwt解析：在P 中，只有P、W、t中的兩個(gè)量確定后，第三個(gè)量才能確定，故選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤；在PFv中，P還與F有關(guān)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在PFvcos 中，P還與有關(guān)，選項(xiàng)D正確由功率與速度分析機(jī)車的啟動(dòng)問題1PFv.(1)推導(dǎo)：功率的定義式為P ，又因?yàn)閃Fl，則P Fv，故功率的表達(dá)式：PFv.(2)對(duì)公式PFv的認(rèn)識(shí)由于WFl的表示形式適用于力(F)與位移(l)同方向的情況，故P

7、Fv適用于力F和速度v同方向的情況當(dāng)力F和速度v不在同一直線上時(shí)，可以將力F分解為沿v方向的分力F1和垂直于v方向的分力F2，F(xiàn)2不做功，其功率為0，分力F1的功率即為力F的功率；或者分解速度，力F乘以沿wtFltF方向上的分速度即為力F的功率故其一般表達(dá)式為PFvcos .其中是矢量F、v之間的夾角(3)對(duì)公式中F、v、P的說明.物理量應(yīng)用說明力(F)力F是研究對(duì)象所受的外力，F(xiàn)是恒力，F(xiàn)可以是某一個(gè)力，也可以是幾個(gè)力的合力速度(v)通常情況下，速度v是一瞬時(shí)值，但物體的速度可能是恒定的，也可能是變化的夾角()角是F、v兩個(gè)矢量正方向間的夾角，式中cos 的作用是將F、v統(tǒng)一到一條直線上功率

8、(P)所有功率都是對(duì)力而言的，因此，要注意弄清所求的是某一個(gè)力的功率還是合力的功率2.機(jī)車啟動(dòng)的兩種方式.流程圖速度圖象名師提示：分析機(jī)車啟動(dòng)全過程必須抓住以下幾點(diǎn)(1)正確分析其物理過程(2)抓住基本公式：功率公式PFv，P是機(jī)車的功率，F(xiàn)是機(jī)車的牽引力，v是機(jī)車的速度；當(dāng)機(jī)車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)FFf，當(dāng)機(jī)車變速運(yùn)動(dòng)時(shí)，由牛頓第二定律，得FFfma.(3)正確分析公式中各個(gè)物理量在各個(gè)過程中的變化情況 嘗試應(yīng)用2汽車上坡的時(shí)候，司機(jī)必須換擋，其目的是()A減小速度，得到較小的牽引力B增大速度，得到較小的牽引力C減小速度，得到較大的牽引力D增大速度，得到較大的牽引力解析：汽車上坡，阻力增大，為了得到較

9、大的牽引力，必須換擋減速答案：C 如圖所示，質(zhì)量為m2 kg的木塊在傾角37的斜面上由靜止開始下滑，木塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，已知sin 370.6，cos 370.8，g取10 m/s2，求：(1)前2 s內(nèi)重力做的功；(2)前2 s內(nèi)重力的平均功率；(3)2 s末重力的瞬時(shí)功率平均功率與瞬時(shí)功率的計(jì)算答案：(1)48 J(2)24 W(3)48 W1.質(zhì)量為m的物體靜止在光滑水平面上，從t0時(shí)刻開始受到水平力的作用力的大小F與時(shí)間t的關(guān)系如圖所示，力的方向保持不變，則()變式應(yīng)用答案：BD機(jī)車啟動(dòng)問題 一汽車額定功率為100 kW，質(zhì)量為1.0104 kg，設(shè)阻力恒為車重的0.1倍

10、，取g10 m/s2.(1)若汽車保持恒定功率運(yùn)動(dòng)，求運(yùn)動(dòng)的最大速度；(2)若汽車以0.5 m/s2的加速度勻加速運(yùn)動(dòng)，求其勻加速運(yùn)動(dòng)的最長時(shí)間答案：(1)10 m/s(2)13.4s名師歸納：對(duì)機(jī)車等交通工具類問題，應(yīng)明確PFv中，P為發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率由于這類問題是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化過程，各個(gè)物理量相互關(guān)聯(lián)，分析時(shí)，抓住不變量，利用PFv和 F合ma進(jìn)行逐步分析變式應(yīng)用2與普通自行車相比，電動(dòng)自行車更省力下表為某一品牌電動(dòng)自行車的部分技術(shù)參數(shù).在額定輸出功率不變的情況下，質(zhì)量為60 kg的人騎著此電動(dòng)自行車沿平直公路行駛，所受阻力恒為車和人總重的0.04倍，則當(dāng)此電動(dòng)自行車達(dá)到最大速度時(shí)，牽引力為

11、_ N；當(dāng)車速為2 m/s時(shí)，其加速度為_ m/s2.(g取10 m/s2)規(guī)格后輪驅(qū)動(dòng)直流永磁鐵電機(jī)車型6FM14額定輸出功率200 W整車質(zhì)量40 kg額定電壓48 V最大載重120 kg額定電流4.5 A答案：40 0.6基礎(chǔ)練1關(guān)于功率概念，下列說法中正確的是()A力對(duì)物體做的功越多，力做功的功率越大B功率是描述物體做功快慢的物理量C從公式PFv可以知道汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)功率一定時(shí)，牽引力與運(yùn)動(dòng)速度成反比D當(dāng)輪船航行時(shí)，如果牽引力與阻力相等時(shí)合外力為零，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率為零解析：功率描述的是力做功的快慢，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；汽車的功率指的是牽引力做功的功率，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤答

12、案：BC2物體A、B質(zhì)量相同，A放在光滑的水平面上，B放在粗糙的水平面上在相同力F作用下，由靜止開始都通過了相同的位移s，如圖所示，那么()A力F對(duì)A做功較多，做功的平均功率也較大B力F對(duì)B做功較多，做功的平均功率也較大C力F對(duì)A、B做的功和做功的平均功率都相同D力F對(duì)A、B做功相等，但對(duì)A做功的平均功率較大 答案：D解析：解析：由功的公式W=FS知力F對(duì)A、B做功相等.而A物體加速度大，所以時(shí)間少，故對(duì)A做功快.3某同學(xué)進(jìn)行體能訓(xùn)練，用了100 s的時(shí)間跑上20 m高的高樓，試估測他登樓的平均功率最接近的數(shù)值是()A10 WB100 WC1 kWD10 kW答案：B4假設(shè)汽車以額定功率在水平

13、路面上行駛，所受阻力大小不變，則它不可能做()A勻加速直線運(yùn)動(dòng) B勻減速直線運(yùn)動(dòng)C勻速直線運(yùn)動(dòng) D變加速直線運(yùn)動(dòng)解析：汽車以額定功率行駛，P不變，若汽車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則FFfma不變，但v變大，則要求PFv變大，這與P不變矛盾，故A不可能同理B也不可能；只要FFf，則汽車即可做勻速直線運(yùn)動(dòng)且P不變，C可能；由PFv知，汽車以額定功率啟動(dòng)時(shí)，隨著v的變大，F(xiàn)變小，加速度變小，汽車做變加速直線運(yùn)動(dòng)，D可能答案：AB5如圖所示，一架自動(dòng)扶梯以恒定的速度v1運(yùn)送乘客上同一層樓，某乘客第一次站在扶梯上不動(dòng)，第二次以相對(duì)扶梯v2的速度勻速往上走兩次扶梯運(yùn)送乘客所做的功分別為W1、W2，牽引力的功率分別

14、為P1、P2，則()AW1W2，P1P2 BW1W2，P1P2CW1W2，P1W2，P1P2解析：扶梯兩次運(yùn)送乘客的速度均為v1，扶梯所施加的力不變，由PFv知P1P2；由于第二次所用的時(shí)間短，由WPt得W2W1.故選項(xiàng)D正確答案：D6.在平直公路上以一定速率(約為5 m/s)行駛的自行車所受阻力為車和人總重量的0.02倍，則騎車人的功率最接近于(車和人的總質(zhì)量約為100 kg)()A0.1 kW B1103 kW C1 kW D10 kW 解析：這是一道估算題，車速v5 m/s，騎車時(shí)的牽引力 FFf0.0210010 N20 N，所以功率PFv205 W100 W，即0.1 kW，故A正確

15、答案：A提高練7.質(zhì)量為m的汽車由靜止開始以加速度a做勻加速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過時(shí)間t，汽車達(dá)到額定功率，則下列說法正確的是（）A.at即為汽車額定功率下的速度最大值B.at還不是汽車額定功率下速度最大值C.汽車的額定功率是D.題中所給條件求不出汽車的額定功率tma2解 析 ：解 析 ： 汽 車 額 定 功 率 下 的 最 大 速 度 是 a = 0時(shí)， ，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確.汽車的功率是牽引力的功率，不是合力的功率，故C項(xiàng)錯(cuò)誤.由F-=ma,F= +ma,因 不知，則F不知，故求不出汽車的額定功率，故D項(xiàng)正確.答案：BDfmFPFPv額額fFfFfF8跳繩是一種健身運(yùn)動(dòng)設(shè)某運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量為50 kg，

16、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 ，則該運(yùn)動(dòng)員跳繩時(shí)克服重力做功的平均功率是多少？(g取10 m/s2)25答案：75 W9在一次抗洪搶險(xiǎn)活動(dòng)中，解放軍某部隊(duì)用直升機(jī)搶救一重要落水物體，靜止在空中的直升機(jī)上的電動(dòng)機(jī)通過吊繩將物體從直升機(jī)正下方90 m處的洪水中吊到機(jī)艙里已知物體的質(zhì)量為80 kg，吊繩的拉力不能超過1 200 N，電動(dòng)機(jī)的最大輸出功率為12 kW.為盡快把物體安全救起，操作人員采取的辦法是，先讓吊繩以最大拉力工作一段時(shí)間，而后電動(dòng)機(jī)又以最大功率工作，當(dāng)物體到達(dá)機(jī)艙前已達(dá)到最大速度(g取10 m/s2)求：(1)物體勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；(2)物體運(yùn)動(dòng)的最大速度答案：(1)2 s(2)15 m/s