人教版高一物理必修二7.3功率课件(1)

第七章 机械能守恒定律 第三节 功率 下面表格是不同起重机提升货物做功的情况: 起重机 做功（W） 所用时间（t） A 3.2×104J 4s B 4.8×104J 4s C 3.2×104J 1s 问题1: A和B比较谁做功较快。你是怎样比较的？ 问题2: A和C比较谁做功较快。你是怎样比较的？ 问题3: C和B比较谁做功较快。你是怎样比较的？ C W / t 越大，做功越快 思考与讨论 1、物理意义：表示力对物体做功快慢。 3、公式： 比值定义法 4、功率是标量：功率表示做功过程中能量转化 的快慢。 5、功率的单位： 瓦特（W）常用单位： kW 1 1 / 1 /W J S Nm s  31 10KW W 一、功率 WP t  2、定义：功W跟完成这些功所用时间t的比值 想一想 人力直接做功能否像起重机做功那样快？ 汽车做功能否像飞机做功那样快？人如果做功过 快，会产生什么后果呢？汽车超负荷运转会产生 什么后果呢？ 人做功过快，会引起疲劳、甚至受伤、生病等 ，汽车超负荷工作会造成发动机熄火或烧毁。 二、额定功率和实际功率 1、额定功率：是指机器在额定转速下可以长时 间工作的最大输出功率，也就是机器铭牌上的标 称值。 2、实际功率：是指机器在工作中实际输出的功 率。 3、机器不一定在额定功率下工作，机器正常工 作时实际功率总是小于或等于额定功率，机器只 能在短暂时间内实际功率略大于额定功率，但不 允许长时间超过额定功率。 动力系统：8台蒸汽轮机149兆瓦 200000马力 续航力：7000海里/18节 3850海里/32节 自持力：45天 说 明 在日常生活中，我们经常说某台机器的 功率，或某物体做功的功率，实际上是 指某个力对物体做功的功率。 例如： 1、汽车的功率就是汽车牵引力的功率 2、起重机吊起货物的功率就是钢绳拉力 的功率 例题：一个质量是1.0kg的物体，从地面上方20m 高处开始做自由落体运动， (g取10m/s2) ①第1s内下落的位移是多少？ ②这1s内重力对物体做多少功？ ③第2s内物体下落的位移是多少？ ④这1s内重力对物体做多少功？ ⑤前1s和后1s重力对物体做功的功率各是多大？ ⑥这2s时间内重力对物体做功的功率是多大？ h1=5m w1=50J h2=15m w2=150J P1=50W P2=150W P3=100W 反思：通过以上的计算，说明了什么问题？ 说明：即使是同一个力做功，做功的功率也可 能是变化的，在一段时间内力对物体做功的功 率，实际上反映了这段时间内力对物体做功的 平均快慢。 平均功率：描述一段时间内做功的平均快慢 瞬时功率：表示在某一时刻做功的快慢 P＝ t W 当 t 很短很短 时，此式表示 瞬时功率 当 t 表示一段 时间时，此式 表示平均功率 三、平均功率和瞬时功率 汽车以额定功率在平直公路行驶时，若前方遇 到了一段较陡的上坡路段，汽车司机要做好什 么调整，才能确保汽车驶到坡顶？ 观察与思考   一个物体在水平恒力F的作用下，以 速度v匀速直线运动了一段时间t，试求 这段时间t内恒力F做功的功率。 W FS WP t  FSP t  P Fv S v t  拓展：若物体在水平恒力F作用下作变速 运动了一段时间t，则恒力F在时间t内做功 的功率又如何呢？若力F与水平成θ角呢？ W＝Fscosα P＝ t W P＝Fvcosα P＝ t Fscosα v F α v1 v2 F α v F2 F1 P＝vFcosαP＝Fvcosα v＝ t S 四、功率与速度的关系 功率与速度的关系 P＝F v cosα 若v表示瞬时速度， 则P 表示瞬时功率 若 v表示平均 速度，则P 表 示平均功率 当F与v同方 向时（α＝0 ），P＝Fv 上式给出P、F、v三者相互制 约的关系。 合作探究 问题1:有一汽车在行驶过程中牵引力F不断增大， 某同学以此为条件，应用P=FV进行如下推导： 根据P=FV，F增大则P增大；又根据V=P/F，P增 大则V增大；再根据F=P/V,V增大则F减小。该同 学推导的结果与已知条件相矛盾，他错在哪里？ 根据上面的问题利用P=FV讨论：汽车等交通 工具在启动和行驶过程中，其功率P、牵引力F 和行驶速度V三个量存在何种制约关系？ 四、功率与速度 P＝Fv 结论： 1、当P 一定时，F 和 v 成反比，即牵引力越大 速度越小。（如：汽车上坡） 2、当v 一定时， P 和F成正比，但P不能无限 增大。（如：汽车从平路到上坡） 3、当F 一定时，P 和 v 成正比，但P不能无限 增大。 （如：汽车在高速公路上行驶） 在公式P=Fv中，P保持不变时，是 否可将作用力无限地减小，以使运 动物体的速度无限地增大。你认为 在实际中可能做到吗？ 思考： 解： 【例题】 由P =Fv 得 匀速行使时, 汽车的牵引力F =F阻= 1800N 某型号汽车发动机的额定功率为60kW,在水平路 面上行使时受到的阻力是1800N,求发动机在额 定功率下汽车匀速行使的速度.在同样的阻力下, 如果匀速行使速度只有54km/h,发动机输出的实 际功率是多少? F P v = 1800 60000= m/s=33.3m/s=120km/h v’=54km/h=15m/s以较低的速度行使时, 实际功率P’ =Fv’ =1800×15W=27kW 注意：汽车的功率就是汽车牵引力的功率， 并非机车的合外力。 问题2 如图所示,质量为m=2 kg的木块在倾角 θ=37°的斜面上 由静止开始下滑,木块与斜面间的动摩擦因数为μ=0.5,已知:sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2,求: (1)前2 s内重力做的功。 (2)前2 s内重力的平均功率。 (3)2 s末重力的瞬时功率。 所以,重力在前2 s内做的功为W=mgsin θ s=2×10×0.6×4 J=48 J 。 合作探究 (3)木块在2 s末的速度v=at=2×2 m/s=4 m/s。 2 s末重力的瞬时功率P=mgsin θv=2×10×0.6×4 W=48 W。 答案：(1)48 J (2)24 W (3)48 W 2、定义式： 小结 P＝ t W 1、物理意义：表示做功快慢的物理量 3、计算式：P = F v cosα 该式一般用于求平均功率 4、单位：在国际单位制中 瓦特 W 该式用于求瞬时功率、平均功率 课堂练习 1、关于功率，下列说法中正确的是（  ） A、功率是说明做功多少的物理量 B、功率是说明力做功快慢的物理量 C、做功时间越长，功率一定小 D、力做功越多，功率一定大 B 2、关于功率以下说法中正确的是（   ） A、据 P=W/t可知，机器做功越多，其功率就越 大 B、据 P=Fv可知，汽车牵引力一定与速度成反 比 C、据 P=W/t可知，只要知道时间t内机器所做 的功， 就可以求得这段时间内任一时刻机器做 功的功率 D、根据 P=Fv可知，发动机功率一定时，交通 工具的牵引力与运动速度成反比。 D 3、某人用同一水平恒力F先后两次拉同一物体， 第一次使此物体沿光滑水平面前进s距离，第二次 使此物体沿粗糙水平也前进s距离，若先后两次拉 力做的功为W1和W2，拉力做功的功率是P1和P2， 则( ) A. W1=W2，P1=P2 B. W1=W2，P1＞P2 C. W1＞W2，P1＞P2 D. W1＞W2，P1=P2 B 4．船在河中行驶，如船受到的阻力与船的速率的平 方成正比，当船以v匀速行驶时，发动机输出功率为 P，当船以v/2匀速行驶时，则发动机输出功率是（ ） A.P/8 B.P/4 C.P/2 D.PA 5、从空中以40m/s的初速度平抛一重为10N的物 体物体在空中运动3s落地，不计空气阻力，取 g=10m/s2，则物体落地时，重力的瞬时功率为( ) A. 400W B. 300W C. 500W D. 700W B 课后思考 1、汽车以恒定功率启动时，汽车的速度、牵 引力、加速度怎么变化？ 2、汽车以恒定加速度启动时，汽车的速度、 功率、牵引力、加速度怎么变化？ v P = Fv 汽车加速运动的情况有两种： 1、以额定功率P额启动; 2、在恒定的加速度启动。 专题：机车启动问题 以额定功率P额启动 v v P F 额 牵  m fF a 阻牵   f P v a fF m 额 牵    0 v v P F 额 牵  m fF a 阻牵   以额定功率P额启动 1、静止的列车在平直轨道上以恒定的功率起 动，在开始的一小段时间内，列车的运动状态 是（ ） A、列车做匀加速直线运动 B、列车的速度和加速度均不断增加 C、列车的速度增大，加速度减小 D、列车做匀速运动 √ 例1：汽车发动机的额定功率为60KW，汽车的质量为 5t，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.1倍， g=10m/s2。汽车保持额定功率不变从静止启动后: ①汽车所能达到的最大速度是多大？ ②当汽车的加速度为2m/s2时速度多大？ ③当汽车的速度为6m/s时加速度多大？ mafF 牵 1、没有达到最大速度时，有瞬时加速度。 f P F P vm 额 牵 额  2、达到最大速度时，a=0 注意：发动机的功率指牵引力的功率而不是指合 外力或阻力的功率。 汽车的两种运动状态 v P F 额 牵  3、火车在运行中保持额定功率2500kw，火车的总 质量是1000t，所受阻力恒定为156000N， （1）火车的加速度是1m/s2，速度是多大？ （2）火车的速度是时12m/s，加速度是多少？ （3）火车的最大速度是多少？ 2、卡车在水平公路上行驶，发动机的输出功率为 66 kW，卡车所受阻力随行驶速度而增大，在这个 输出功率下卡车以最大速度行驶时的阻力为 3.0×103N。求此最大速度。 加速度 a一定 速度v v=at 牵引力 不变 达到最大 速度vm 变加速直线运动 功率P Pf 以恒定的加速度启动 2、当F=f时速度最大 1、先匀加速再变加速最后匀速 机车以恒定加速度启动的v－ t 图 先做匀加速直线运动，再做加速度逐 渐减小的变加速直线运动，最终以速度 做匀速直线运动。 v t0 vm＝ F阻 P额 vm v t 第一种情况：汽车以恒定功 率启动 • 第二种情况：汽车以恒 定加速度启动 vm 共同点：当F牵=f阻，a=0，汽车做匀速直线运 动时，V到达最大值，P=P额。 例2：汽车发动机的额定功率为60KW，汽车的质量为 5t，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.1倍， g=10m/s2。 （1）汽车保持额定功率不变从静止启动后，①汽车 所能达到的最大速度是多大？ ②当汽车的加速度为 2m/s2时速度多大？ ③当汽车的速度为6m/s时加速度 多大？ （2）若汽车从静止开始，保持以0.5m/s2的加速度做 匀速直线运动，这一过程能维持多长时间？ mafF 牵 vFP 牵额  atv  谢 谢