《2020屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 5.2功率學(xué)案》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 5.2功率學(xué)案（7頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第 2 課時(shí)功率 基礎(chǔ)知識(shí)歸納1.功率的概念(1)功W跟完成這些功所用的時(shí)間t的比值叫做功率.(2)物理意義：描述做功的快慢.(3)單位：在國(guó)際單位制中，功率的單位是瓦特，符號(hào)為W.(4)功率是標(biāo)量.2.功率的計(jì)算(1)功率的計(jì)算公式：P(2)平均功率與瞬時(shí)功率：因?yàn)閃Flcos 所以PFcos Fvcos 0時(shí)，PFv式中當(dāng)v是平均速度時(shí)，功率P是平均功率；當(dāng)v是瞬時(shí)速度時(shí)，功率P是瞬時(shí)功率.其區(qū)別在于：平均功率粗略描述做功的快慢；瞬時(shí)功率精確描述做功快慢.3.機(jī)械的額定功率與實(shí)際功率任何機(jī)械都有一個(gè)銘牌，銘牌上所注功率為這部機(jī)械的額定功率.它是任何機(jī)械長(zhǎng)時(shí)間正常工作而不損壞機(jī)械的最大輸出功

2、率.機(jī)械運(yùn)行過(guò)程中的功率是實(shí)際功率.機(jī)械的實(shí)際功率可以小于其額定功率(稱(chēng)機(jī)械沒(méi)吃飽)，可以等于其額定功率(稱(chēng)滿負(fù)荷運(yùn)行)，還可以在短時(shí)間內(nèi)略大于其額定功率(稱(chēng)超負(fù)荷運(yùn)行).機(jī)械不能長(zhǎng)時(shí)間處于超負(fù)荷運(yùn)行，這樣會(huì)損壞機(jī)械設(shè)備，縮短其使用壽命.重點(diǎn)難點(diǎn)突破一、功率的計(jì)算1.平均功率即某一過(guò)程的功率，其計(jì)算既可用P，也可用PFcos .2.瞬時(shí)功率即某一時(shí)刻的功率，其計(jì)算只能用PFvcos .二、機(jī)車(chē)的啟動(dòng)問(wèn)題發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率是指牽引力的功率，而不是合外力的功率.PFv中，F(xiàn)指的是牽引力.在P一定時(shí)，F(xiàn)與v成反比；在F一定時(shí)，P與v成正比.1.在額定功率下啟動(dòng)對(duì)車(chē)在水平方向上受力分析如圖，由公式PFv

3、和FFfma知，由于P恒定，隨著v的增大，F(xiàn)必將減小，a也必將減小，汽車(chē)做加速度不斷減小的加速運(yùn)動(dòng)，直到FFf時(shí)，a0，這時(shí)v達(dá)到最大值vm=可見(jiàn)，在恒定功率下啟動(dòng)的加速一定不是勻加速.這種加速過(guò)程發(fā)動(dòng)機(jī)做的功只能用WPt計(jì)算，不能用WFl計(jì)算(因?yàn)镕為變力).其速度時(shí)間圖象如圖所示.2.以恒定加速度a啟動(dòng)由公式PFv和Ffma知，由于a恒定，所以F恒定，汽車(chē)做勻加速運(yùn)動(dòng)，而隨著v的增大，P也將不斷增大，直到P達(dá)到額定功率Pm，功率不能再增大了.這時(shí)勻加速運(yùn)動(dòng)結(jié)束，此時(shí)速度為vvm，此后汽車(chē)要想繼續(xù)加速就只能做恒定功率的變加速運(yùn)動(dòng)了，由于機(jī)車(chē)的功率不變，速度增大，牽引力減小，從而加速度也減小，

4、直到FFf時(shí)，a0，這時(shí)速度達(dá)到最大值vm.可見(jiàn)，恒定牽引力的加速，即勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，功率一定不恒定.這種加速過(guò)程發(fā)動(dòng)機(jī)做的功只能用WFl計(jì)算，不能用WPt計(jì)算(因?yàn)镻為變化功率).其速度時(shí)間圖象如圖所示.要注意兩種加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程的最大速度的區(qū)別.三、求變力做功問(wèn)題如果汽車(chē)是以恒定功率啟動(dòng)，則牽引力是變力，發(fā)動(dòng)機(jī)做功為變力做功，若汽車(chē)的功率不變，則可求汽車(chē)牽引力做的功.典例精析1.功率的計(jì)算【例1】(2020寧夏)質(zhì)量為m的物體靜止在光滑水平面上，從t0時(shí)刻開(kāi)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()A.3t0時(shí)刻的瞬時(shí)功率為B.3t0時(shí)刻的瞬時(shí)功率為C.在t0

5、到3t0這段時(shí)間內(nèi)，水平力的平均功率為D.在t0到3t0這段時(shí)間內(nèi)，水平力的平均功率為【解析】根據(jù)F-t圖象，在02t0內(nèi)的加速度a12t0時(shí)的速度v2a12t0t002t0內(nèi)位移s12t0t故F0做的功W1F0s1t在2t03t0內(nèi)的加速度a23t0時(shí)的速度v3v2a2t0t0故3t0時(shí)的瞬時(shí)功率P33F0v3在2t03t0內(nèi)位移s2t0故3F0做的功W23F0s2因此在03t0內(nèi)的平均功率P，故B、D正確.【答案】BD【思維提升】本題主要考查瞬時(shí)功率和平均功率的計(jì)算，要求同學(xué)們對(duì)兩個(gè)功率理解透徹，并能靈活運(yùn)用公式.【拓展1】從空中以40 m/s的初速度沿著水平方向拋出一個(gè)重為10 N的物體

6、，不計(jì)空氣阻力，取g10 m/s2，求：(1)在拋出后3 s內(nèi)重力的功率；(2)在拋出后3 s末重力的功率(設(shè)3 s時(shí)未落地).【解析】(1)3 s內(nèi)的功率是指平均功率，3 s內(nèi)重力做功：WGmghmggt2Pmggt10103 W150 W(2)3 s末的功率是指瞬時(shí)功率，應(yīng)用PFvcos 求解，結(jié)合平拋知識(shí)得Pmggt10103 W300 W2.機(jī)車(chē)啟動(dòng)問(wèn)題【例2】質(zhì)量是2 000 kg、額定功率為80 kW的汽車(chē)，在平直公路上行駛中的最大速度為20 m/s.若汽車(chē)從靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小為2 m/s2，運(yùn)動(dòng)中的阻力不變.求：(1)汽車(chē)所受阻力的大??；(2)3 s末汽車(chē)的瞬時(shí)

7、功率；(3)汽車(chē)做勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；(4)汽車(chē)在勻加速運(yùn)動(dòng)中牽引力所做的功.【解析】(1)所求的是運(yùn)動(dòng)中的阻力，若不注意“運(yùn)動(dòng)中的阻力不變”，則阻力不易求出.以最大速度行駛時(shí)，根據(jù)PFv，可求得F4 000 N.而此時(shí)牽引力和阻力大小相等.(2)由于3 s時(shí)的速度vat6 m/s，而牽引力由FFfma得F8 000 N，故此時(shí)的功率為PFv4.8104 W(3)設(shè)勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，則t時(shí)刻的速度為vat2t，這時(shí)汽車(chē)的功率為額定功率.由PFv，將F8 000 N和v2t代入得t5 s(4)勻加速運(yùn)動(dòng)階段牽引力為恒力，牽引力所做的功WFlFat28 000252 J2105 J【思維提升】(

8、3)中的時(shí)間，有的學(xué)生用vat，得tvm/a10 s，這是錯(cuò)誤的.要注意，汽車(chē)不是一直勻加速到最大速度的.【拓展2】一汽車(chē)的額定功率P06104 W，質(zhì)量m5103 kg，在水平直路面上行駛時(shí)阻力是車(chē)重的0.1倍.若汽車(chē)從靜止開(kāi)始以加速度a0.5 m/s2做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，求：(g取10 m/s2)(1)汽車(chē)保持加速度不變的時(shí)間；(2)汽車(chē)實(shí)際功率隨時(shí)間變化的關(guān)系；(3)此后汽車(chē)運(yùn)動(dòng)所能達(dá)到的最大速度.【解析】汽車(chē)開(kāi)始做勻加速運(yùn)動(dòng)，牽引力F和阻力恒定，隨著速度增加，它的實(shí)際功率逐漸增大，直到Fv等于額定功率為止；此后汽車(chē)保持額定功率不變，速度增大，牽引力減小，做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，直到牽

9、引力等于阻力為止.(1)設(shè)汽車(chē)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的牽引力為F，阻力為f，勻加速過(guò)程中的最大速度為vt，有FfmafmgP0Fvt由以上各式可求得vt8.0 m/s勻加速過(guò)程持續(xù)的時(shí)間t16 s(2)汽車(chē)在勻加速直線運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的實(shí)際功率與時(shí)間的關(guān)系是P1Fvm(ga)at3.75103t(3)汽車(chē)達(dá)到額定功率后，將保持額定功率不變，隨著速度的增加，牽引力減小，但只要牽引力大于阻力，汽車(chē)就做加速運(yùn)動(dòng)，只是加速度要減小，汽車(chē)做加速度逐漸減小的加速直線運(yùn)動(dòng).直到牽引力Ff，加速度變?yōu)榱悖?chē)所能達(dá)到的最大速度為vm12 m/s 易錯(cuò)門(mén)診3.求變力做功問(wèn)題【例3】卡車(chē)在平直公路上從靜止開(kāi)始加速行駛，經(jīng)時(shí)

10、間t前進(jìn)距離l，速度達(dá)到最大值vm.設(shè)此過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)功率恒為P，卡車(chē)所受阻力為Ff，則這段時(shí)間內(nèi)，發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功為( )A.Pt B.Ffl C.PtFfl D.Ffvmt【錯(cuò)解】功WFl，卡車(chē)達(dá)到最大速度時(shí)，牽引力等于阻力，故選B.【錯(cuò)因】學(xué)生做錯(cuò)的主要原因是不清楚發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力是變力，不能直接用功的計(jì)算公式.【正解】發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功是指牽引力的功.由于卡車(chē)以恒定功率運(yùn)動(dòng)，所以發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功應(yīng)等于發(fā)動(dòng)機(jī)的功率乘以卡車(chē)行駛的時(shí)間，所以A對(duì).B項(xiàng)給出的是卡車(chē)克服阻力做的功，在這段時(shí)間內(nèi)，牽引力的功不等于克服阻力做功，所以B錯(cuò).C項(xiàng)給出的是卡車(chē)所受外力的總功.D項(xiàng)中，卡車(chē)以恒定功率前進(jìn)，將做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，達(dá)到最大速度時(shí)牽引力等于阻力，阻力Ff乘以最大速度vm是發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，再乘以t恰是發(fā)動(dòng)機(jī)在t時(shí)間內(nèi)做的功.故A、D是正確的.【答案】AD【思維提升】恒定功率啟功卡車(chē)，牽引力往往是變力，不能用公式直接求功，但可用WPt求功.