高中物理 第7章 第3节 功率课件1 新人教版必修2

3 功率人们在生产、生活和工作中使用了大量的机械来做功，这与人力直接做功或畜力做功，在完成功的快慢方面有何不同？请举例说明。1、人上高楼（如8层楼）时，乘电梯比走路要快得多； 2、拖拉机耕地比牛耕地要快得多； 3、挖土机与人，要完成相同的挖土任务，人花的时间要长得多；4、从水井里提水，使用抽水机比人工要快得多；5、 功是能量转化的量度人们关注做功的多少的同时还关注着做功的快慢。在三种方式，把1t的货物从地面运到三楼，方式一：建筑工地上分别采用以下搬运工分批搬运，需时间3h方式二：工人利用动滑轮将重物提升，需时间3min 方式三：用一台起重机提升，需时间30 s上述三种情况，把货物由地面运到三楼时，请思考以下问题：1、用不同的方式，对货物所做的功是否相同？2、所用时间不同，三种方式中做功的快慢是否相同？不同的机器或物体做功有快有慢，如何来衡量做功的快慢呢？请同学们思考并提出解决方案。1.选择相同时间，比较做功多少，做功多的，做功就快；2.选择做相同的功，比较做功的时间长短，时间长的，做功就慢；3.如果做功的多少和所用的时间不同，用做功和完成这些功所用的时间的比值来比较，比值小做功慢，比值大做功快。 类比类比“速度速度”的定义方法，的定义方法，用做功和完成这些功所花的时间的比值来定义用做功和完成这些功所花的时间的比值来定义“功率功率”；某一个物理量与时间的比值叫做这个物理量的变化率速度是位移的变化率加速度是速度的变化率功率应该叫做功的变化率一、 功 率(1)(1)功率是表示物体做功快慢的物理量。功率是表示物体做功快慢的物理量。 (2)(2) 公式公式： WPt比值法定义比值法定义（3 3）功率也是标量）功率也是标量（4 4）功率的单位）功率的单位瓦特（瓦特（W W）1W=1J/s【讨论交流【讨论交流1 1】长跑运动员能否用】长跑运动员能否用100100米短跑的速度来米短跑的速度来完成完成50005000米的赛跑路程呢米的赛跑路程呢? ?为什么为什么? ?短跑运动员在短跑运动员在100100米赛跑中，时间不过是十几秒，此米赛跑中，时间不过是十几秒，此时运动员的输出功率是正常时的数十倍，已经超负荷时运动员的输出功率是正常时的数十倍，已经超负荷了，运动在了，运动在50005000米的长跑运动中，运动员不可能长时米的长跑运动中，运动员不可能长时间超负荷运动。人做功过快，会引起受伤、生病等，间超负荷运动。人做功过快，会引起受伤、生病等，同样电动机、内燃机超负荷工作会造成发动机熄火或同样电动机、内燃机超负荷工作会造成发动机熄火或烧毁烧毁. .所以电动机、内燃机等动力机械都有额定功率所以电动机、内燃机等动力机械都有额定功率，这是正常情况下可以长时间工作的功率。，这是正常情况下可以长时间工作的功率。二、额定功率和实际功率二、额定功率和实际功率 1.1.额定功率：是指机器正常工作时的最大输出额定功率：是指机器正常工作时的最大输出功率，也就是机器铭牌上的标称值功率，也就是机器铭牌上的标称值2.2.实际功率：是指机器在工作中实际输出的功实际功率：是指机器在工作中实际输出的功率率3.3.机器不一定在额定功率下工作，机器正常工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，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但不允许长时间超过额定功率观 看 图 片一些常见机械做功功率一些常见机械做功功率（1 1）汽车发动机）汽车发动机5 510104 4 W W151510104 4 W W （2 2）摩托车约）摩托车约2 210103 3 W W （3 3）人心脏跳动的功率）人心脏跳动的功率1.5W1.5W左右左右在日常生活中，我们经常说某台机器的功率，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。物体做功的功率。例如：例如：1.1.汽车的功率就是汽车牵引力的功率汽车的功率就是汽车牵引力的功率2.2.起重机吊起货物的功率就是钢绳拉力起重机吊起货物的功率就是钢绳拉力 的功率的功率【讨论交流【讨论交流2 2】将一个质量为】将一个质量为M M的小钢球由静止释放，的小钢球由静止释放，下落下落t t时间内的下落高度为时间内的下落高度为h h，试求小球下落的功率？，试求小球下落的功率？tMghtWp所求出的是小球在下落的过程中的平均功率，小球在下所求出的是小球在下落的过程中的平均功率，小球在下落的过程中随时间的变化功率是不同的，因此有平均功落的过程中随时间的变化功率是不同的，因此有平均功率与瞬时功率之分（各种机器实际输出的功率随时间也率与瞬时功率之分（各种机器实际输出的功率随时间也是变化的），是变化的）， 如果我们要表示瞬时功率与功、时间的关系，功率如果我们要表示瞬时功率与功、时间的关系，功率的表达式又应该怎样写呢？的表达式又应该怎样写呢？ 三、功率P与力F、速度v的关系 1. 1. 功率与力、速度的关系推导功率与力、速度的关系推导 【创设问题情境】某物体沿位移的方向受恒力【创设问题情境】某物体沿位移的方向受恒力F，在，在t时间内发生的位移为时间内发生的位移为l，试求此时间，试求此时间F的功率的功率为多少？为多少？【讨论交流【讨论交流3 3】tFltWP=2.2.推导公式：推导公式：P=FvP=Fvv v为平均速度时，功率就是平均功率，为平均速度时，功率就是平均功率，v v为瞬时速度时，功率就是瞬时功率为瞬时速度时，功率就是瞬时功率。FvP =注意注意P=Fv P=Fv 力力F F与速度与速度v v的方向在同一条直线上，如果的方向在同一条直线上，如果F F与与v v的方向不在一条直线上又该怎样处理？的方向不在一条直线上又该怎样处理？tFltWP= 【变式与拓展】某物体受恒力【变式与拓展】某物体受恒力F F，在，在t t时间内发时间内发生一段位移为生一段位移为L L，F F与位移与位移L L的方向夹角为的方向夹角为，试，试求此时间求此时间F F的功率为多少？的功率为多少？cos=cos=FvtFltWPP=FvP=Fvcos cos （为力为力F F与速度与速度v v方向间的夹角）方向间的夹角） 2.2.推导公式：推导公式：cos= FvP【实例分析】汽车在平直公路行驶时，若前方遇到了一【实例分析】汽车在平直公路行驶时，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？为什么？保汽车驶到坡顶？为什么？师生共同分析师生共同分析：（1 1）根据）根据P=FvP=Fv知，在速度不变时，牵引力知，在速度不变时，牵引力F F与功率与功率P P成正比，成正比，汽车加大油门，增加发动机的输出功率汽车加大油门，增加发动机的输出功率, ,获得较大的牵引力，获得较大的牵引力，但是这样有可能超过了机车的额定功率而过热损坏但是这样有可能超过了机车的额定功率而过热损坏。(2(2） 根据根据P=FvP=Fv知，在功率一定时，牵引力知，在功率一定时，牵引力F F与速度与速度V V成正反比，遇成正反比，遇上坡路段时当司机将发动机的速度档位调低后，速度减小了，牵引上坡路段时当司机将发动机的速度档位调低后，速度减小了，牵引力加大了，只要牵引力足够，汽车便可顺利上坡。力加大了，只要牵引力足够，汽车便可顺利上坡。 教师根据课堂需要还可以提出一些问题让学生进一教师根据课堂需要还可以提出一些问题让学生进一步讨论步讨论: :货车和小轿车的比较货车和小轿车的比较一部汽车载重和空车时在公路上以额定功率行一部汽车载重和空车时在公路上以额定功率行驶的比较驶的比较 然而，在发动机功率一定时，通过减小速度提高牵然而，在发动机功率一定时，通过减小速度提高牵引力或通过减小牵引力来提高速度，效果都是有限的。引力或通过减小牵引力来提高速度，效果都是有限的。所以，要提高速度和增大牵引力，必须提高发动机的额所以，要提高速度和增大牵引力，必须提高发动机的额定功率，这就是高速火车、汽车和大型舰船需要大型发定功率，这就是高速火车、汽车和大型舰船需要大型发动机的原因。动机的原因。【巩固训练】【巩固训练】例例1 1质量质量m=3 kgm=3 kg的物体，在水平力的物体，在水平力F=6F=6的作用下，的作用下，在光滑水平面上从静止开始运动，运动，时间在光滑水平面上从静止开始运动，运动，时间t=3 st=3 s，求：，求：（1 1）力）力F F在在t=3 st=3 s内对物体所做的功。内对物体所做的功。 （2 2）力）力F F在在t=3 st=3 s内对物体所做功的平均功率。内对物体所做功的平均功率。（3 3）在）在3 s3 s末力末力F F对物体做功的瞬时功率。对物体做功的瞬时功率。 例例2 2汽车发动机的额定功率为汽车发动机的额定功率为60kW60kW，汽车质量为，汽车质量为5t5t，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.10.1倍，倍，g g取取1010/s2/s2，问：，问： 汽车保持额定功率从静止起动后能达到的最大速度汽车保持额定功率从静止起动后能达到的最大速度是多少是多少? ? 若汽车保持若汽车保持0.50.5/s2/s2的加速度做匀加速运动，这一的加速度做匀加速运动，这一过程能维持多长时间过程能维持多长时间? ? 课堂小结：课堂小结：t