2019版高中物理第七章机械能守恒定律7.3功率同步配套课件新人教版必修2 .ppt

3 功率 自我检测 自主阅读 一 功率1 定义 功W跟完成这些功所用时间t的比值叫功率 即 2 单位 瓦特 简称瓦 符号是W 3 标矢性 功率是标量 4 物理意义 是表示做功快慢的物理量 5 额定功率 发动机正常工作时输出的最大功率 6 实际功率 发动机实际工作时的输出功率 7 为了保证机械的安全 工作时尽量使P实 P额 自我检测 自主阅读 二 功率与速度1 功率与速度关系式 P Fv F与v方向相同 2 推导 如图所示 物体在水平向右的力F作用下向右以速度v做匀速直线运动 力F的功率推导如下 3 应用 由功率速度关系式知 汽车 火车等交通工具和各种起重机械 当发动机的功率P一定时 牵引力F与速度v成反比 要增大牵引力 就要减小速度 自我检测 自主阅读 正误辨析 1 功率大 做功一定多 解析 功率与做功多少没有必然联系 功率大 做功不一定多 但做功一定快 答案 2 由公式P Fv可知 功率P一定与速率v成正比 解析 公式中的三个量 只有在其中一个量不变的情况下 才能判断其他两个量的关系 答案 自我检测 自主阅读 3 发动机不能在实际功率等于额定功率情况下长时间工作 解析 发动机可以在实际功率小于或等于额定功率情况下长时间工作 为避免发动机受到损害 应避免它在实际功率大于额定功率状态下长时间工作 答案 4 汽车爬坡时 常常换用低速挡 以增大牵引力 解析 汽车在上坡时需要更大的牵引力 而发动机的额定功率是一定的 由P Fv可知 换用低速挡的目的是减小速度 从而增大牵引力 答案 探究一 探究二 情景导引建筑工地上有三台起重机将重物吊起 下表是它们的工作情况记录 探究一 探究二 1 三台起重机哪台做功最多 2 哪台做功快 怎样比较它们做功的快慢呢 要点提示 1 三台起重机分别做功3 2 104J 4 8 104J 3 2 104J 所以B做功最多 2 B做功快 A C做功相同 A做功用的时间短 A做功较快 A B做功时间相同 B做功多 B做功快 一般情况下 可以用功与所用时间的比值表示做功的快慢 探究一 探究二 知识归纳 探究一 探究二 2 公式P Fv中三个量的制约关系 画龙点睛P Fv可以理解为 某力的功率等于力与在力方向上速度的乘积 也可以理解为 某力的功率等于速度与在速度方向上此力的分力之积 探究一 探究二 典例剖析 例1 如图所示 质量为m 2kg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 sin37 0 6 cos37 0 8 g取10m s2 求 1 前2s内重力做的功 2 前2s内重力的平均功率 3 2s末重力的瞬时功率 探究一 探究二 解析 1 木块所受的合外力F合 mgsin mgcos mg sin cos 2 10 0 6 0 5 0 8 N 4N 3 木块在2s末的速度v at 2 2m s 4m s2s末重力的瞬时功率P mgvsin 2 10 4 0 6W 48W 答案 1 48J 2 24W 3 48W 所以 重力在前2s内做的功为W mglsin 2 10 4 0 6J 48J 探究一 探究二 规律方法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 3 若求瞬时功率 需明确是哪一时刻或哪一位置 应用公式P Fv 如果F v不同向 则投影到相同方向再计算 探究一 探究二 变式训练1从空中以40m s的初速度平抛一重为10N的物体 物体在空中运动3s落地 不计空气阻力 g取10m s2 则物体落地前瞬间 重力的瞬时功率为 A 300WB 400WC 500WD 700W解析 物体落地瞬间vy gt 30m s 所以PG Gvy 300W 故A正确 答案 A 探究一 探究二 情景导引汽车以不同的方式启动 一次保持发动机的功率不变 一次保持加速度不变 请思考 1 发动机的功率不变时 汽车的加速度能否保持不变 2 汽车的加速度不变时 发动机的功率能否保持不变 要点提示 1 根据P Fv 功率不变 速度增大时 牵引力必定减小 由牛顿第二定律可知 汽车的加速度减小 2 加速度不变 则牵引力不变 由P Fv可知 随着速度的增大 发动机的功率不断增大 机车启动的两种方式 探究一 探究二 知识归纳1 机车以恒定功率启动 1 运动过程分析 2 运动过程的v t关系图象如图所示 探究一 探究二 探究一 探究二 2 机车以恒定加速度启动 1 运动过程分析 探究一 探究二 2 运动过程的v t关系图象如图所示 3 特点 当实际功率小于额定功率时做匀加速直线运动 当达到额定功率后做加速度减小的变加速运动 当加速度为零时达到最大速度 探究一 探究二 3 机车启动过程中几个物理量的求法 画龙点睛1 在P Fv中因为P为机车牵引力的功率 所以对应的F是牵引力 并非合力 典例剖析 例2 在水平路面上运动的汽车的额定功率为100kW 质量为10t 设阻力恒定 且为车重的 g取10m s2 求 1 汽车在运动过程中所能达到的最大速度 2 若汽车以0 5m 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2m s2时 速度多大 探究一 探究二 探究一 探究二 解析 1 当汽车速度最大时 a1 0 F1 Ff P P额 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P P额时 此过程结束 F2 Ff ma2 0 1 104 10 104 0 5 N 1 5 104N 答案 1 10m s 2 13 3s 3 3 3m s 探究一 探究二 规律方法用公式P Fv处理机车启动问题时应注意的问题 1 公式P Fv中的F指的是机车的牵引力 而不是合外力 2 只有机车匀速运动时 牵引力F才等于它受到的阻力Ff大小 3 机车以恒定加速度启动时 匀加速结束时的速度并没有达到最终匀速运动的速度vmax 探究一 探究二 变式训练2一辆质量为2 0 103kg的汽车以额定功率P0 6 0 104W在水平公路上行驶 汽车受到的阻力为一定值 在某时刻汽车的速度为v1 20m s 加速度为a1 0 50m s2 求 g取10m s2 1 汽车所能达到的最大速度vmax是多大 2 若汽车从静止开始做匀加速直线运动 不是额定功率行驶 加速度大小为a2 1 0m s2 则这一过程能维持多长时间 探究一 探究二 解析 1 汽车以额定功率P0行驶 速度为v1时 有F1 F阻 ma1 P0 F1v1 将数据代入 中 解得F阻 2 0 103N vmax 30m s 2 汽车由静止启动后 随着速度的增大 牵引力的功率逐渐变大 当功率达到额定功率时 机车达到匀加速直线运动所能达到的最大速度v2 设此过程中机车的牵引力为F2 由牛顿第二定律得F2 F阻 ma2 又P0 F2v2 v2 a2t 联立解得v2 15m s t 15s 答案 1 30m s 2 15s 1 2 3 4 1 下列关于功率的说法正确的是 A 力对物体做的功越多 功率就越大B 做功时间短的机械 功率大C 完成相同的功 用的时间越长 功率越大D 功率大的机械在单位时间内做的功会更多解析 功率与做功多少没有必然的联系 选项A B错误 完成相同的功 用时越长 功率越小 选项C错误 故选D 答案 D 1 2 3 4 2 一质量为m的木块静止在光滑的水平面上 从t 0开始 将一个大小为F的水平恒力作用在该木块上 在t T时刻F的功率是 答案 B 1 2 3 4 3 如图所示 在光滑的水平面上放着一个质量为10kg的木箱 拉力F与水平方向成60 角 F 2N 木箱从静止开始运动 4s末拉力的瞬时功率为 A 0 2WB 0 4WC 0 8WD 1 6W解析 木箱的加速度 0 1m s2 4s末的速度v at 0 4m s 则瞬时功率P Fvcos 0 4W B正确 答案 B 4 氢气型 电动汽车利用氢气和氧气直接反应生成水 对环境没有污染 其发动机的额定功率为24kW 汽车连同驾乘人员总质量为m 2t 在水平路面上行驶时受到的阻力是800N 求 1 汽车在额定功率下匀速行驶的速度 2 汽车在额定功率下行驶时 速度为20m s时的加速度 解析 1 汽车匀速行驶时 机车牵引力等于阻力 F Ff 又P Fv 代入数据得v 30m s 2 设v1 20m s时机车牵引力为F1 则P F1v1根据牛顿第二定律F1 Ff ma 代入数据得a 0 2m s2 答案 1 30m s 2 0 2m s2 1 2 3 4