第三節(jié)功率 第七章機械能守恒定律 學習目標 1 理解功率的概念 知道平均功率和瞬時功率 2 掌握平均功率和瞬時功率的計算方法 3 知道機械的額定功率和實際功率的區(qū)別 第七章機械能守恒定律 一 功率 閱讀教材P60 1 定義 功W與完成這些功所用時間t的 3 單位 國際單位制中 功率的單位為 簡稱 符號是W 1W 1J s 1kW 103W 4 額定功率和實際功率 1 額定功率 動力機械可以 工作的最大輸出功率 2 實際功率 機械工作時 的功率 比值 瓦特 瓦 長時間 實際輸出 拓展延伸 解疑難 1 功率反映的是做功的快慢 而不是做功的多少 功率大 說明做功快 但做功不一定多 2 由于功有正有負 相應(yīng)的功率也有正有負 功率的正負不表示大小 只表示做功的性質(zhì) 即動力的功率為正 阻力的功率為負 計算時不帶符號 只計算絕對值 3 實際功率一般小于額定功率 但在特殊情況下 可以使實際功率在短時間內(nèi)大于額定功率 1 1 力對物體做功越多 功率越大 2 做功時間越短 功率越大 3 完成相同的功 用時越短功率越小 二 功率與速度 閱讀教材P61 P62 1 功率與速度關(guān)系式 P F與v方向相同 2 推導 Fv Fl Fv 拓展延伸 解疑難 1 當F與v夾角為 時 P Fvcos 2 P Fv中三個量的制約關(guān)系 F與v成反比 汽車上坡時 要增大牽引力 應(yīng)換低速擋減小速度 F與P成正比 汽車上坡時 要使速度不變 應(yīng)加大油門 增大輸出功率 獲得較大牽引力 v與P成正比 汽車在高速路上 加大油門增大輸出功率 可以提高速度 2 在越野比賽中 汽車爬坡時 常常換用低速擋 這是為什么 提示 由P Fv可知 汽車在上坡時需要更大的牽引力 而發(fā)動機的額定功率是一定的 換用低速擋的目的是減小速度 從而增大牽引力 平均功率和瞬時功率 在一段時間內(nèi)或某一過程中做功的快慢 P 或P F 物體在某一時刻或某一位置時做功的快慢 P Fv v為某時刻的速度 自選例題 啟迪思維 答案 1 48J 2 24W 3 48W 2 2015 長春高一檢測 從空中以40m s的初速度平拋一重為10N的物體 物體在空中運動3s落地 不計空氣阻力 取g 10m s2 則物體落地前瞬間 重力的瞬時功率為 A 300WB 400WC 500WD 700W 解析 物體落地瞬間vy gt 30m s 所以PG Gvy 300W 故A正確 A A 故機車達到最大速度時a 0 F Ff P Fvm Ffvm 這一啟動過程的v t圖象如圖所示 機車以恒定功率啟動的過程分析 特別提醒 1 P Fv中 P為機車牽引力的功率 而非合力的功率 2 機車運動的極限速度是其勻速運動的速度 即此時機車所受合力為零 自選例題 啟迪思維 1 2015 莆田一中高一檢測 質(zhì)量為m 5 103kg的汽車在水平公路上行駛 阻力是車重的0 1倍 讓車保持額定功率為60kW 從靜止開始行駛 求 g取10m s2 1 汽車達到的最大速度vm 2 汽車車速v1 2m s時的加速度大小 答案 1 12m s 2 5m s2 B C 機車以恒定加速度啟動的過程分析 特別提醒 機車以恒定加速度啟動時 勻加速結(jié)束時的速度并未達到最大速度vm 1 一輛重5t的汽車 發(fā)動機的額定功率為80kW 汽車從靜止開始以加速度a 1m s2做勻加速直線運動 車受的阻力為車重的0 06倍 g取10m s2 求 1 汽車做勻加速直線運動的最長時間 2 汽車開始運動后 5s末和15s末的瞬時功率 思路探究 功率最大時勻加速過程結(jié)束 此時P額 Fv0 應(yīng)用v0 at0求時間 瞬時功率用P額 Fv進行求解 自選例題 啟迪思維 答案 1 10s 2 40kW80kW 2 汽車的發(fā)動機的額定輸出功率為P1 它在水平路面上行駛時受到的摩擦阻力大小恒定 汽車在水平路面上由靜止開始運動 直到車速達到最大速度vm 汽車發(fā)動機的輸出功率P隨時間變化的圖象如圖所示 若在0 t1時間內(nèi) 汽車發(fā)動機的牽引力是恒定的 則汽車受到的合力F合隨時間變化的圖象可能是下圖中的 D 解析 0 t1時間內(nèi)牽引力是恒定的 故合力也是恒定的 輸出功率在增大 當達到額定功率后 速度逐漸增大 牽引力逐漸減小 一直到等于摩擦力 故合力也一直減小直到等于零 3 一輛小汽車在水平路面上由靜止啟動 在前5s內(nèi)做勻加速直線運動 5s末達到額定功率 之后保持額定功率運動 其v t圖象如圖所示 已知汽車的質(zhì)量為m 2 103kg 汽車受到地面的阻力為車重的0 1倍 g取10m s2 則 A 汽車在前5s內(nèi)的牽引力為4 103NB 汽車在前5s內(nèi)的牽引力為6 103NC 汽車的額定功率為60kWD 汽車的最大速度為30m s BCD 范例 2015 福州高一檢測 在一次舉重比賽中 一名運動員在抓舉比賽時 將質(zhì)量為127 5kg的杠鈴舉起歷時約2s 該運動員在舉起杠鈴過程中的平均功率為 A 幾十瓦左右B 一千瓦左右C 幾十千瓦左右D 幾百千瓦左右 B 感悟提升 1 估算題主要不在 數(shù) 而在 理 不追求數(shù)據(jù)精確而追求方法正確 2 解決實際問題的關(guān)鍵是明確物理情景 建立物理模型 3 與實際聯(lián)系的估算題 給出的已知數(shù)據(jù)表面上很少 這就要求挖掘隱含條件 利用日常積累的物理常識性數(shù)據(jù)或數(shù)量級或者物理常數(shù)進行計算 課外活動時 王磊同學在40s的時間內(nèi)做了25個引體向上 王磊同學的體重大約為50kg 每次引體向上大約升高0 5m 試估算王磊同學克服重力做功的功率大約為 A 100WB 150WC 200WD 250W B