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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日本田車隊巴納維亞555挑戰(zhàn)計劃項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/小時速度大關在一標準英里(約1 600米)內成功達到了平均速度400千米/小時的速度目標：當地時間7點21分，挑戰(zhàn)用車經過一次沖擊即達到了400.459千米/小時的最高速度為了達到更高的速度，往往要采用更大功率的發(fā)動機1理解功率的概念，能應用功率公式P 進行有關計算2正確理解公式PFvcos 的意義，并能進行計算和解釋有關現象3知道什么是瞬時功率和平均功率、實際功率和額定功率，會在具體問題中計算瞬時功率和平均功率wt課前預習一、功率1定義 一個力
2、所做的功W跟完成這些功所用的時間t的_叫做功率，通常用P表示2定義式根據功率的定義，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算wt比值wt3單位在國際單位制中，功率的單位是_，簡稱_，符號是_常用單位：1 kW_W.4標矢性功率是_，只有大小，沒有方向，但有正負功率的正負的意義與功的正負的意義相同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間共同決定，并不單純由做功的多少決定只有在做功時間相同的情況下，才能認為物體做的功越多，功率越大瓦特瓦W103標量快慢二、平均功率和瞬時功率1平均功率：表示在_內做功的平均快慢，用公式表示成P 或P .2瞬
3、時功率：表示在某一_(或某一時刻)做功的快慢，一般用P_來求三、額定功率和實際功率1額定功率是發(fā)動機_時的最大功率，通常都在銘牌上標明額定功率是動力機器重要的性能指標，一個動力機器的額定功率是一定的2實際功率是發(fā)動機_時輸出的功率機器工作wtFv一段時間位置Fv正常工作實際工作時都要受額定功率的限制，發(fā)動機實際工作時輸出的功率(即實際功率)，可以小于或等于額定功率，有時實際功率也會略大于額定功率，但不允許長時間超過額定功率四、功率與速度由公式PFv知：1P一定時，F與v成_2v一定時，P與F成_3_時，P與v成正比反比正比F一定怎樣理解和計算功率？1P 是功率的定義式，物理學中有許多物理量是用
4、“比值”來定義的，如前面學習的速度、加速度等若t較長，P為平均功率只有在趨向于零時，P才視為瞬時功率，可見P只能計算平均功率2公式PFv是功率的另一種計算方法當V是平均速度時，對應平均功率，當V是瞬時速度時對應瞬時功率wtwt3平均功率和瞬時功率的計算(1)平均功率的計算由于平均功率描述了物體在一段時間內做功的快慢程度，它和一段時間(或一個過程)相對應，可直接用功率的定義式進行計算， W/t.當恒力做功時WFlcos ，則恒力對應的功率為PFv cos ，當v是運動物體在某一段時間內的平均速度時，P就是對應該段時間內的平均功率，即PF cos .應當注意的是，平均功率總是與某段時間(或某一過程
5、)相對應，所以對于平均功率一定要明確是哪段時間(或哪一過程)內的Pv(2)瞬時功率的計算由功率的定義式P ，某一時刻t的瞬時功率等于包含t時刻在內的一段無限小的時間t內所做的功W與這段時間的比，即P ，但實際上這樣計算是不方便的通常情況下，計算瞬時功率可根據PFvcos 求出，其中v是瞬時速度，為F與v之間的夾角，P、F、v、為瞬時對應關系wtwtwtwt名師提示：1.公式P 常用于求某個過程中的平均功率，但如果所取時間t足夠小，也可以表示瞬時功率，這與瞬時速度的定義方式是一樣的2應用公式P 求功率時，一定要先判斷所求的功率是哪個力在哪段時間內的功率，因為不同力在不同時間內的功率是不同的嘗試應
6、用1下列關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，物體運動得越快，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中的兩個量確定后，第三個量才能確定，故選項A、C錯誤；在PFv中，P還與F有關，選項B錯誤；在PFvcos 中，P還與有關，選項D正確由功率與速度分析機車的啟動問題1PFv.(1)推導：功率的定義式為P ，又因為WFl，則P Fv，故功率的表達式：PFv.(2)對公式PFv的認識由于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同方向的情況當力F和速度v不在同一直線上時，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，F2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式為PFvcos .其中是矢量F、v之間的夾角(3)對公式中F、v、P的說明.物理量應用說明力(F)力F是研究對象所受的外力，F是恒力，F可以是某一個力，也可以是幾個力的合力速度(v)通常情況下，速度v是一瞬時值，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)所有功率都是對力而言的，因此，要注意弄清所求的是某一個力的功率還是合力的功率2.機車啟動的兩種方式.流程圖速度圖象名師提示：分析機車啟動全過程必須抓住以下幾點(1)正確分析其物理過程(2)抓住基本公式：功率公式PFv，P是機車的功率，F是機車的牽引力，v是機車的速度；當機車勻速運動時FFf，當機車變速運動時，由牛頓第二定律，得FFfma.(3)正確分析公式中各個物理量在各個過程中的變化情況 嘗試應用2汽車上坡的時候，司機必須換擋，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，木塊與斜面間的動摩擦因數為0.5，已知sin 370.6，cos 370.8，g取10 m/s2，求：(1)前2 s內重力做的功；(2)前2 s內重力的平均功率；(3)2 s末重力的瞬時功率平均功率與瞬時功率的計算答案：(1)48 J(2)24 W(3)48 W1.質量為m的物體靜止在光滑水平面上，從t0時刻開始受到水平力的作用力的大小F與時間t的關系如圖所示，力的方向保持不變，則()變式應用答案：BD機車啟動問題 一汽車額定功率為100 kW，質量為1.0104 kg，設阻力恒為車重的0.1倍
10、，取g10 m/s2.(1)若汽車保持恒定功率運動，求運動的最大速度；(2)若汽車以0.5 m/s2的加速度勻加速運動，求其勻加速運動的最長時間答案：(1)10 m/s(2)13.4s名師歸納：對機車等交通工具類問題，應明確PFv中，P為發(fā)動機的實際功率由于這類問題是一個動態(tài)變化過程，各個物理量相互關聯，分析時，抓住不變量，利用PFv和 F合ma進行逐步分析變式應用2與普通自行車相比，電動自行車更省力下表為某一品牌電動自行車的部分技術參數.在額定輸出功率不變的情況下，質量為60 kg的人騎著此電動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，則當此電動自行車達到最大速度時，牽引力為
11、_ N；當車速為2 m/s時，其加速度為_ m/s2.(g取10 m/s2)規(guī)格后輪驅動直流永磁鐵電機車型6FM14額定輸出功率200 W整車質量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基礎練1關于功率概念，下列說法中正確的是()A力對物體做的功越多，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)動機功率一定時，牽引力與運動速度成反比D當輪船航行時，如果牽引力與阻力相等時合外力為零，此時發(fā)動機的實際功率為零解析：功率描述的是力做功的快慢，故選項A錯誤，選項B正確；汽車的功率指的是牽引力做功的功率，選項C正確，選項D錯誤答
12、案：BC2物體A、B質量相同，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A做功較多，做功的平均功率也較大B力F對B做功較多，做功的平均功率也較大C力F對A、B做的功和做功的平均功率都相同D力F對A、B做功相等，但對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A、B做功相等.而A物體加速度大，所以時間少，故對A做功快.3某同學進行體能訓練，用了100 s的時間跑上20 m高的高樓，試估測他登樓的平均功率最接近的數值是()A10 WB100 WC1 kWD10 kW答案：B4假設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勻加速直線運動 B勻減速直線運動C勻速直線運動 D變加速直線運動解析：汽車以額定功率行駛，P不變，若汽車做勻加速直線運動，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動且P不變，C可能；由PFv知，汽車以額定功率啟動時，隨著v的變大，F變小，加速度變小，汽車做變加速直線運動，D可能答案：AB5如圖所示，一架自動扶梯以恒定的速度v1運送乘客上同一層樓，某乘客第一次站在扶梯上不動，第二次以相對扶梯v2的速度勻速往上走兩次扶梯運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間短，由WPt得W2W1.故選項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.質量為m的汽車由靜止開始以加速度a做勻加速運動，經過時間t，汽車達到額定功率，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， ，故A項錯誤，B項正確.汽車的功率是牽引力的功率，不是合力的功率，故C項錯誤.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項正確.答案：BDfmFPFPv額額fFfFfF8跳繩是一種健身運動設某運動員的質量為50 kg，
16、一分鐘跳繩180次假定在每次跳躍中，腳與地面的接觸時間占跳躍一次所需時間的 ，則該運動員跳繩時克服重力做功的平均功率是多少？(g取10 m/s2)25答案：75 W9在一次抗洪搶險活動中，解放軍某部隊用直升機搶救一重要落水物體，靜止在空中的直升機上的電動機通過吊繩將物體從直升機正下方90 m處的洪水中吊到機艙里已知物體的質量為80 kg，吊繩的拉力不能超過1 200 N，電動機的最大輸出功率為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間，而后電動機又以最大功率工作，當物體到達機艙前已達到最大速度(g取10 m/s2)求：(1)物體勻加速運動的時間；(2)物體運動的最大速度答案：(1)2 s(2)15 m/s
高中物理（情景切入+課前導讀+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
