2019-2020年高中物理 第1章 功和功率 第3讲 功率学案 鲁科版必修2.doc

2019-2020年高中物理 第1章 功和功率 第3讲 功率学案 鲁科版必修2目标定位1.理解功率的概念，能运用功率的定义式P进行有关计算.2.理解导出公式PFv的物理意义，并能利用导出公式，分析解决简单的机车启动问题.3.理解平均功率和瞬时功率；理解额定功率、实际功率 一、功率的含义1定义：力对物体所做的功W跟完成这些功所用时间t的_叫做功率，公式P_.2单位：在国际单位制中，功率的单位是_，简称_，符号是_，且1 W1 _.3功率是_，只有大小，没有方向4物理意义：功率是表示做功_的物理量，即表示做功过程中_的快慢想一想力对物体做功多，功率一定大吗？二、功率与力、速度的关系1如果物体沿位移方向受的力是F，速度为v，则功率等于这个_与受力物体_的乘积，即P_.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_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功率的_，通常用定义式P_描述(2)瞬时功率：物体在某一时刻的功率通常用PFv表示3额定功率与实际功率(1)额定功率：机械长时间工作的_功率(2)实际功率：机械工作时实际输出的功率想一想机车行驶时，采取什么措施可增大牵引力？一、对公式P和PFv的理解1P是定义式，适用于任何情况下功率的计算，一般用于求解某段时间内的平均功率2PFv通常用来计算某一时刻或某一位置时的瞬时功率，v是瞬时速度；若代入某段时间内的平均速度，则计算的是该段时间内的平均功率3求解功率时应该注意的问题(1)首先要明确是求哪个力的功率，汽车的功率是指汽车牵引力的功率，起重机的功率是指起重机钢丝绳拉力的功率(2)若求平均功率，需明确是哪段时间内的平均功率，可由公式P或PF来计算(3)若求瞬时功率，需明确是哪一时刻或哪一位置的瞬时功率，由PFvcos ，求解其中vcos 为F方向的速度如果F、v不同向，则投影到相同方向再计算例1质量m3 kg的物体，在水平力F6 N的作用下，在光滑水平面上从静止开始运动，运动时间t3 s，求：(1)力F在t3 s内对物体所做功的平均功率；(2)在3 s末力F对物体做功的瞬时功率例2如图1所示，质量为m2 kg的木块在倾角37的斜面上由静止开始下滑，木块与斜面间的动摩擦因数为0.5，已知：sin 370.6，cos 370.8，g取10 m/s2.求：图1(1)前2 s内重力做的功；(2)前2 s内重力的平均功率；(3)2 s末重力的瞬时功率二、机车启动的两种方式1恒定功率启动图2(1)过程分析vFaa0，速度最大且匀速(2)vt图象如图2所示：2恒定加速度启动(1)过程分析图3a不变F不变PFv直到P额Fv1P额一定，vF，aa0，速度最大且匀速(2)vt图象：如图3所示3机车启动过程的分析步骤(1)分析物理过程，明确是哪种启动方式(2)抓住两个基本公式：功率公式PFv；牛顿第二定律，即Ffma.4机车启动过程中几个物理量的求法(1)机车的最大速度vm的求法：达到最大速度时，a0，即牵引力F等于阻力F阻，故vm.(2)匀加速启动最长时间的求法：牵引力FmaF阻，匀加速的最后速度vm，时间t.(3)瞬时加速度的求法：据F求出对应瞬时速度v的牵引力，则加速度a.例3在水平路面上运动的汽车的额定功率为100 kW，质量为10 t，设阻力恒定，且为车重的0.1倍，求：(g取10 m/s2)(1)汽车在运动过程中所能达到的最大速度；(2)若汽车以0.5 m/s2的加速度从静止开始做匀加速直线运动，这一过程能维持多长时间？(3)若汽车以不变的额定功率从静止启动后，当汽车的加速度为2 m/s2时，速度多大？功率的计算1一个质量为m的小球做自由落体运动，那么，在前t秒内重力对它做功的平均功率及在t秒末重力做功的瞬时功率P分别为(t秒末小球未着地)()A.mg2t2，Pmg2t2 B.mg2t2，Pmg2t2C.mg2t，Pmg2t D.mg2t，P2mg2t对机车启动问题的理解及应用2一辆汽车以功率P1在平直公路上匀速行驶，若驾驶员突然减小油门，使汽车的功率减小为P2并继续行驶若整个过程中阻力恒定不变，此后汽车发动机的牵引力将()A保持不变B不断减小C突然减小，再增大，后保持不变D突然增大，再减小，后保持不变3汽车发动机的额定功率P60 kW，若其总质量为m5 t，在水平路面上行驶时，所受阻力恒为F5.0103 N，则：(1)汽车保持恒定功率启动时：求汽车所能达到的最大速度vmax.当汽车加速度为2 m/s2时，速度是多大？当汽车速度是6 m/s时，加速度是多大？(2)若汽车以a0.5 m/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？答案精析第3讲功率预习导学一、1.比值2瓦特瓦WJ/s3标量4快慢能量转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.力运动速度Fv(1)正比(2)正比(3)反比2(1)平均值3(1)最大允许想一想根据F，功率越大，速度越小，机车牵引力越大，所以可通过提高功率、减小速度来增大牵引力课堂讲义例1(1)18 W(2)36 W解析(1)物体的加速度a m/s22 m/s2t3 s内物体的位移sat2232 m9 m3 s内力F所做的功：WFs69 J54 J力F做功的平均功率P W18 W(2)3 s末物体的速度vat23 m/s6 m/s此时力F做功的瞬时功率PFv66 W36 W.例2(1)48 J(2)24 W(3)48 W解析(1)木块所受的合外力F合mgsin mgcos mg(sin cos )210(0.60.50.8) N4 N木块的加速度am/s22 m/s2前2 s内木块的位移sat2222 m4 m所以，重力在前2 s内做的功为Wmgssin 21040.6 J48 J(2)重力在前2 s内的平均功率为 W24 W(3)木块在2 s末的速度vat22 m/s4 m/s2 s末重力的瞬时功率Pmgvsin 21040.6 W48 W例3(1)10 m/s(2)13.3 s(3)3.3 m/s解析(1)当汽车速度最大时，a10，F1f，PP额，故vmax m/s10 m/s(2)汽车从静止开始做匀加速直线运动的过程中，a2不变，v变大，P也变大，当PP额时，此过程结束F2fma2(0.1104101040.5)N1.5104 Nv2 m/s m/s，则t s13.3 s(3)F3fma3(0.1104101042) N3104 Nv3 m/s3.3 m/s对点练习1C2.C3(1)12 m/s4 m/s1 m/s2(2)16 s解析汽车在运动中所受的阻力大小为：F5.0103 N.(1)汽车保持恒定功率启动时，做加速度逐渐减小的加速运动，当加速度减小到零时，速度达到最大当a0时速度最大，所以，此时汽车的牵引力为F1F5.0103 N，则汽车的最大速度为vmax m/s12 m/s.当汽车的加速度为2 m/s2时，牵引力为F2，由牛顿第二定律得：F2Fma，F2Fma5.0103 N5.01032 N1.5104 N.汽车的速度为v m/s4 m/s.当汽车的速度为6 m/s时，牵引力为F3 N1104 N由牛顿第二定律得F3Fma，汽车的加速度为a m/s21 m/s2.(2)当汽车以恒定加速度a0.5 m/s2匀加速运动时，汽车的牵引力为F4，由牛顿第二定律得F4Fma，F4Fma5.0103 N51030.5 N7.5103 N.汽车匀加速运动时，其功率逐渐增大，当功率增大到等于额定功率时，匀加速运动结束，此时汽车的速度为vt m/s8 m/s.则汽车匀加速运动的时间为：t s16 s.