鲁科物理必修2 第1章第3节《功 率》

欢迎进入物理课堂 第3节功率 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 第3节 课前自主学案 课标定位 课标定位 学习目标 1 理解功率的概念 知道额定功率 瞬时功率与平均功率 2 理解功率与力 速度之间的关系 并能运用它分析解决简单的机车起动问题 3 能运用功率公式解决一些与生产 生活相关的实际问题 重点难点 1 功率的概念 功率与力和速度的关系 2 机车起动问题 课前自主学案 一 功率的含义1 物理意义 功率是表示做功 的物理量 即表示做功过程中 的快慢 2 定义 物体所做的功W与完成这些功所用时间t的 叫做功率 用 表示 快慢 能量转化 比值 P 3 定义式 P 4 单位 在国际单位制中 功率的单位是 简称 符号是 且1W 1J s5 矢标性 功率是 只有大小 没有方向 其运算法则遵循 瓦特 瓦 W 标量 代数法 思考感悟1 力对物体做功多 功率一定大吗 提示 不一定 二 功率与力 速度的关系如果物体沿位移方向受的力是F 从计时开始到时刻t这段时间内 发生的位移是s 则力在这段时间内所做的功W 根据功率的定义 有P 可见 一个力对物体做功的功率 等于这个 与受力物体 的乘积 讨论 1 当牵引力F一定时 功率P和速度v成 2 当速度v一定时 牵引力F和功率P成 3 当输出功率P一定时 牵引力F和速度v成 Fs Fv 力 运动速度 正比 正比 反比 1 额定功率与实际功率 1 额定功率 每一种机械都有一个长时间工作的最大允许功率 这个功率叫做机械的额定功率 动力机械的额定功率即为 功率 2 实际功率 每一种机械工作时实际输出的功率即为实际功率 动力机械的实际功率 额定功率 最大 小于或等于 2 平均功率和瞬时功率 1 平均功率 物体在一段时间内做功的功率的 叫平均功率 通常用定义式P W t描述 对P Fv来说 若v取 则计算出的P即为平均功率 2 瞬时功率 物体在某一时刻的功率叫做瞬时功率 通常用P Fv表示 必须注意F v与P的 只有当物体匀速运动时 平均功率与瞬时功率才 平均值 平均速度 物理意义 相等 思考感悟2 当应用P F v分析汽车等交通工具类问题时 F指的是什么 提示 F指的是机车的牵引力 核心要点突破 当力F和速度v不在同一直线上时 可以将力F分解为沿v方向的分力F1和垂直于v方向的分力F2 F2不做功 其功率为零 分力F1做功的功率即力F做功的功率 故其一般表达式为P Fvcos 是矢量F v之间的夹角 公式P Fv中的F可以是恒力 也可以是变力 当F是恒力时 若v是物体在某一时刻的瞬时速度 则P是该时刻的瞬时功率 若v是物体在一段时间内的平均速度 则P是这段时间内的平均功率 当F是变力时 F v必须对应同一时刻 P是该时刻的瞬时功率 3 P Fv中三个量的制约关系 即时应用 即时突破 小试牛刀 2011年福州高一检测 关于功率 以下说法中正确的是 A 根据P W t可知 机器做功越多 其功率就越大B 根据P Fv可知 汽车牵引力一定与速度成反比C 根据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 2 起动过程方框图 3 这一过程的v t图象如图1 3 1所示 图1 3 1 2 起动过程方框图 特别提醒 1 P Fv中的F仅是机车的牵引力 而非机车所受合力 这一点在计算题目时极易出错 2 以恒定的加速度起动时 匀加速的最大速度不是汽车所能达到的最大速度 课堂互动讲练 一台起重机从静止起匀加速地将质量m 1 0 103kg的货物竖直吊起 在2s末货物的速度v 4 0m s 求起重机在这2s内的平均输出功率和在2秒末的瞬时功率 g取10m s2 思路点拨 求解功率问题首先应注意求解的是瞬时功率还是平均功率 本题应结合牛顿运动定律与运动学公式求出物体所受拉力F 瞬时速度v 位移s等物理量 依据相应公式求解 答案 2 4 104W4 8 104W 变式训练1质量为3kg的物体 从高30m处自由落下 问 g取10m s2 1 第2s内重力做功的功率是多少 2 第2s末重力做功的功率是多少 2 第2s末指时刻 应采用P Fv计算 求的是瞬时功率 第2s末物体的速度v gt2 10 2m s 20m s 第2s末重力做功的瞬时功率P mgv 3 10 20W 600W 答案 1 450W 2 600W 在水平路面上运动的汽车的额定功率为60kW 若其总质量为5t 在水平路面上所受的阻力为5 103N 试求 1 汽车所能达到的最大速度 2 若汽车以0 5m s2的加速度由静止开始做匀加速运动 这一过程能维持多长时间 3 若汽车以额定功率起动 则汽车车速v1 2m s时的加速度多大 4 若汽车以v2 6m s的速度匀速行驶 汽车的实际功率多大 4 汽车以6m s的速度匀速行驶时的牵引力为F2 f 5 103N此时汽车的实际功率为P F2v2 5 103 6W 3 104W 30kW 答案 1 12m s 2 16s 3 5m s2 4 30kW 方法总结 1 解决汽车的起动问题时 第一要明确属于恒功率起动还是恒加速度起动 第二要明确所求解的问题属于哪个阶段 如最大速度是匀加速过程的最大速度还是全程中的最大速度 2 注重深入细致地分析不同阶段汽车运动的性质 理解物理过程并作出正确的受力分析是前提 同时要把握不同过程 不同时刻的功率 牵引力 速度 加速度间的相互影响 相互制约关系 充分理解各临界状态以及临界条件 充分结合牛顿第二定律与功率公式进行求解 变式训练2列车在恒定功率的牵引下 从车站出发沿平直轨道行驶10min 速度达到108km h的最大速度 那么这段时间内列车行驶的距离 A 等于18kmB 等于9kmC 一定小于9kmD 一定大于9km 小于18km 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全