2019-2020年高中物理 第1章 功和功率 第3講 功率學(xué)案 魯科版必修2目標(biāo)定位1.理解功率的概念，能運(yùn)用功率的定義式P進(jìn)行有關(guān)計算.2.理解導(dǎo)出公式PFv的物理意義，并能利用導(dǎo)出公式，分析解決簡單的機(jī)車啟動問題.3.理解平均功率和瞬時功率；理解額定功率、實際功率 一、功率的含義1定義：力對物體所做的功W跟完成這些功所用時間t的_叫做功率，公式P_.2單位：在國際單位制中，功率的單位是_，簡稱_，符號是_，且1 W1 _.3功率是_，只有大小，沒有方向4物理意義：功率是表示做功_的物理量，即表示做功過程中_的快慢想一想力對物體做功多，功率一定大嗎？二、功率與力、速度的關(guān)系1如果物體沿位移方向受的力是F，速度為v，則功率等于這個_與受力物體_的乘積，即P_.討論：(1)當(dāng)牽引力F一定時，功率P和速度v成_(2)當(dāng)速度v一定時，牽引力F和功率P成_(3)當(dāng)輸出功率P一定時，牽引力F和速度v成_2平均功率和瞬時功率(1)平均功率：物體在一段時間內(nèi)做功功率的_，通常用定義式P_描述(2)瞬時功率：物體在某一時刻的功率通常用PFv表示3額定功率與實際功率(1)額定功率：機(jī)械長時間工作的_功率(2)實際功率：機(jī)械工作時實際輸出的功率想一想機(jī)車行駛時，采取什么措施可增大牽引力？一、對公式P和PFv的理解1P是定義式，適用于任何情況下功率的計算，一般用于求解某段時間內(nèi)的平均功率2PFv通常用來計算某一時刻或某一位置時的瞬時功率，v是瞬時速度；若代入某段時間內(nèi)的平均速度，則計算的是該段時間內(nèi)的平均功率3求解功率時應(yīng)該注意的問題(1)首先要明確是求哪個力的功率，汽車的功率是指汽車牽引力的功率，起重機(jī)的功率是指起重機(jī)鋼絲繩拉力的功率(2)若求平均功率，需明確是哪段時間內(nèi)的平均功率，可由公式P或PF來計算(3)若求瞬時功率，需明確是哪一時刻或哪一位置的瞬時功率，由PFvcos ，求解其中vcos 為F方向的速度如果F、v不同向，則投影到相同方向再計算例1質(zhì)量m3 kg的物體，在水平力F6 N的作用下，在光滑水平面上從靜止開始運(yùn)動，運(yùn)動時間t3 s，求：(1)力F在t3 s內(nèi)對物體所做功的平均功率；(2)在3 s末力F對物體做功的瞬時功率例2如圖1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，木塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為0.5，已知：sin 370.6，cos 370.8，g取10 m/s2.求：圖1(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末重力的瞬時功率二、機(jī)車啟動的兩種方式1恒定功率啟動圖2(1)過程分析vFaa0，速度最大且勻速(2)vt圖象如圖2所示：2恒定加速度啟動(1)過程分析圖3a不變F不變PFv直到P額Fv1P額一定，vF，aa0，速度最大且勻速(2)vt圖象：如圖3所示3機(jī)車啟動過程的分析步驟(1)分析物理過程，明確是哪種啟動方式(2)抓住兩個基本公式：功率公式PFv；牛頓第二定律，即Ffma.4機(jī)車啟動過程中幾個物理量的求法(1)機(jī)車的最大速度vm的求法：達(dá)到最大速度時，a0，即牽引力F等于阻力F阻，故vm.(2)勻加速啟動最長時間的求法：牽引力FmaF阻，勻加速的最后速度vm，時間t.(3)瞬時加速度的求法：據(jù)F求出對應(yīng)瞬時速度v的牽引力，則加速度a.例3在水平路面上運(yùn)動的汽車的額定功率為100 kW，質(zhì)量為10 t，設(shè)阻力恒定，且為車重的0.1倍，求：(g取10 m/s2)(1)汽車在運(yùn)動過程中所能達(dá)到的最大速度；(2)若汽車以0.5 m/s2的加速度從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動，這一過程能維持多長時間？(3)若汽車以不變的額定功率從靜止啟動后，當(dāng)汽車的加速度為2 m/s2時，速度多大？功率的計算1一個質(zhì)量為m的小球做自由落體運(yùn)動，那么，在前t秒內(nèi)重力對它做功的平均功率及在t秒末重力做功的瞬時功率P分別為(t秒末小球未著地)()A.mg2t2，Pmg2t2 B.mg2t2，Pmg2t2C.mg2t，Pmg2t D.mg2t，P2mg2t對機(jī)車啟動問題的理解及應(yīng)用2一輛汽車以功率P1在平直公路上勻速行駛，若駕駛員突然減小油門，使汽車的功率減小為P2并繼續(xù)行駛?cè)粽麄€過程中阻力恒定不變，此后汽車發(fā)動機(jī)的牽引力將()A保持不變B不斷減小C突然減小，再增大，后保持不變D突然增大，再減小，后保持不變3汽車發(fā)動機(jī)的額定功率P60 kW，若其總質(zhì)量為m5 t，在水平路面上行駛時，所受阻力恒為F5.0103 N，則：(1)汽車保持恒定功率啟動時：求汽車所能達(dá)到的最大速度vmax.當(dāng)汽車加速度為2 m/s2時，速度是多大？當(dāng)汽車速度是6 m/s時，加速度是多大？(2)若汽車以a0.5 m/s2的加速度由靜止開始做勻加速運(yùn)動，這一過程能維持多長時間？答案精析第3講功率預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)一、1.比值2瓦特瓦WJ/s3標(biāo)量4快慢能量轉(zhuǎn)化想一想功率表示做功的快慢，做功多不一定做功快，所以功率不一定大二、1.力運(yùn)動速度Fv(1)正比(2)正比(3)反比2(1)平均值3(1)最大允許想一想根據(jù)F，功率越大，速度越小，機(jī)車牽引力越大，所以可通過提高功率、減小速度來增大牽引力課堂講義例1(1)18 W(2)36 W解析(1)物體的加速度a m/s22 m/s2t3 s內(nèi)物體的位移sat2232 m9 m3 s內(nèi)力F所做的功：WFs69 J54 J力F做功的平均功率P W18 W(2)3 s末物體的速度vat23 m/s6 m/s此時力F做功的瞬時功率PFv66 W36 W.例2(1)48 J(2)24 W(3)48 W解析(1)木塊所受的合外力F合mgsin mgcos mg(sin cos )210(0.60.50.8) N4 N木塊的加速度am/s22 m/s2前2 s內(nèi)木塊的位移sat2222 m4 m所以，重力在前2 s內(nèi)做的功為Wmgssin 21040.6 J48 J(2)重力在前2 s內(nèi)的平均功率為 W24 W(3)木塊在2 s末的速度vat22 m/s4 m/s2 s末重力的瞬時功率Pmgvsin 21040.6 W48 W例3(1)10 m/s(2)13.3 s(3)3.3 m/s解析(1)當(dāng)汽車速度最大時，a10，F(xiàn)1f，PP額，故vmax m/s10 m/s(2)汽車從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動的過程中，a2不變，v變大，P也變大，當(dāng)PP額時，此過程結(jié)束F2fma2(0.1104101040.5)N1.5104 Nv2 m/s m/s，則t s13.3 s(3)F3fma3(0.1104101042) N3104 Nv3 m/s3.3 m/s對點(diǎn)練習(xí)1C2.C3(1)12 m/s4 m/s1 m/s2(2)16 s解析汽車在運(yùn)動中所受的阻力大小為：F5.0103 N.(1)汽車保持恒定功率啟動時，做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動，當(dāng)加速度減小到零時，速度達(dá)到最大當(dāng)a0時速度最大，所以，此時汽車的牽引力為F1F5.0103 N，則汽車的最大速度為vmax m/s12 m/s.當(dāng)汽車的加速度為2 m/s2時，牽引力為F2，由牛頓第二定律得：F2Fma，F(xiàn)2Fma5.0103 N5.01032 N1.5104 N.汽車的速度為v m/s4 m/s.當(dāng)汽車的速度為6 m/s時，牽引力為F3 N1104 N由牛頓第二定律得F3Fma，汽車的加速度為a m/s21 m/s2.(2)當(dāng)汽車以恒定加速度a0.5 m/s2勻加速運(yùn)動時，汽車的牽引力為F4，由牛頓第二定律得F4Fma，F(xiàn)4Fma5.0103 N51030.5 N7.5103 N.汽車勻加速運(yùn)動時，其功率逐漸增大，當(dāng)功率增大到等于額定功率時，勻加速運(yùn)動結(jié)束，此時汽車的速度為vt m/s8 m/s.則汽車勻加速運(yùn)動的時間為：t s16 s.