高一物理《功率》做功的快慢PPT课件.ppt

5 3功率 一台甲起重机在1min内把1吨的货物匀速提到预定的高度 另一台起重机乙在30s内把1吨的货物匀速提到相同的高度 1 这两个起重机对货物做功的大小有什么关系 2 这两个起重机做功的快慢有什么关系 3 你是怎么比较它们做功快慢的 做功相同 时间越短 做功越快 相同 思考与讨论 乙比甲快 一台甲起重机在30s内把1吨的货物匀速提高了10m 另一台起重机乙在30s内把1吨的货物匀速提高了5m 1 这两个起重机对货物做功的大小有什么关系 2 这两个起重机做功的快慢有什么关系 3 你是怎么比较它们做功快慢的 时间相同 做的功越多 做功越快 甲大于乙 甲比乙快 思考与讨论 1 物理意义 反映力对物体做功的快慢 2 定义 功跟完成这些功所用时间的比值 叫做功率 公式表示 3 功率的单位 在国际单位制中 功率的单位是瓦特 简称瓦 符号是W 1W 1J s技术上常用千瓦 kW 作为功率的单位 1kW 1000W 一 功率 4 功率是标量 P 二 额定功率和实际功率 1 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 2 实际功率 是指机器在工作中实际输出的功率 3 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 说明 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物体做功的功率 例如 汽车的功率就是汽车牵引力的功率 起重机吊起货物的功率就是钢绳拉力的功率 三 平均功率和瞬时功率 1 平均功率 描述在一段时间内做功的平均快慢2 瞬时功率 表示在某一时刻做功的快慢 即使是同一个力做功 做功的功率也可能是变化的 在一段时间内力对物体做功的功率 实际上是这段时间内力对物体做功的平均功率 四 功率与速度的关系 功率的另一计算公式 因为 在作用力方向与运动方向一致时P Fv若v表示平均速度 则P表示平均功率若v表示瞬时速度 则P表示瞬时功率 W Flcos l vt Fvcos 思考与讨论当P一定时 F和v有什么关系 F与v成反比 1 同一个人 爬同一个山坡 都是发挥最大功率时 负重爬山要比空身爬山的速度小还是大 2 怎样估测人上楼时的功率 你认为需要估测哪些物理量 怎样进行计算呢 匀速上楼F mg 估计楼高h 记录上楼时间t 则 P Fs t mgh t 加速上楼F mg 估计楼高h 记录上楼时间t 则 P Fs t mgh t P 思考 1 为什么机动车上坡时速度要比在平地上行驶的速度小得多呢 分析 根据P F vP一定时 上坡时需要的F v 曲线运动 功率与速度的关系讨论的结果 当机械发动机的功率一定时 牵引力与速度成反比 所以可以通过减小速度来增大牵引力 也可以通过减小牵引力来提高速度 例题1 某型号汽车发动机的额定功率为60KW 在水平路面上行驶时受到的阻力是1800N 求发动机在额定功率下汽车匀速行驶的速度 在同样的阻力下 如果行驶速度只有54Km h 发动机输出的实际功率是多少 解 知P 6 104W F阻 1800N V 54km h 15m s 匀速时 F牵 F阻 1 由公式P FV得V P F阻 33 3m s 120km h 2 当以较低的速度行驶时 V 54km h 15m s P FV 27kW 小结 1 物理意义 表示做功快慢的物理量2 定义式 该式一般用于求平均功率3 另一计算式 P Fvcos 如果力的方向与速度方向一致P Fv若v表示平均速度 则P表示平均功率若v表示瞬时速度 则P表示瞬时功率4 单位 在国际单位制中瓦特W 课堂练习P10问题与练习4 3课外练习P10问题与练习1 2 4 问题与练习参考解答 1 一台电动机工作时的功率10KW 要用这台电动机匀速提升2 7 104kg的货物 提升的速度将是多大 解 P 1 0 104Wm 2 7 104kg在货物匀速上升时 电动机对货物的作用力大小为F G 2 7 105N由P Fv可得v P F 10 103 2 7 105N 3 7 10 2m s或0 037m s 2 一台抽水机每秒能把30kg的水抽到10m高的水塔上 不计额外功的损失 这台抽水机输出的功率是多大 如果保持这一输出功率 半小时内能做多少功 解 m 30kgh 10mt 1800s 功W mgh 30 10 10 3 103J 这台抽水机的输出功率为P W t 3 103 1 3 103W它半小时能做功W Pt 3 103 1800 5 4 106W 3 有一个力F 它在不断增大 某人以此为条件 应用P FV进行了如下推导 根据P FV F增大则P增大 又根据V P F P增大则V增大 再根据F P V V增大则F减小 这个人推导的结果与已知条件相矛盾 他错在哪里 答 此人推导的前提不明确 当F增大 根据P FV推出 P增大的前提应是V不变 从V P F推出 P增大则V增大的前提是F不变 从F P V推出 V增大F减小的前提是P不变 说明 对这类物理问题的方向 应注意联系实际 有时机械是以一定功率运行的 这时P一定 则F与V成反比 有时机械是以恒定牵引力工作的 这时P与V正比 4 质量为m的汽车在平直公路上行驶 阻力F保持不变 当它以速度V 加速度a加速前进时 发动机的实际功率正好等于额定功率 从此时开始 发动机始终在额定功率下工作 1 汽车的加速度和速度将如何变化 说出理由 2 如果公路足够长 汽车最后的速度是多大 解 1 汽车的加速度减小 速度增大 因为 此时开始发动机在额定功率下运动 即P F牵V不变 V增大则F牵减小 又F阻不变 而a F牵 F阻 m 所以加速度减小 2 当加速度减小到0时 汽车做匀速直线运动 F牵 F阻 所以Vm P F牵 P F阻 此为汽车在功率P下行驶的最大速度 补例1 分析 机车起动过程中P F F阻 a v的变化情况 1 机车以恒定功率起动情况 P一定 速度V变大 加速度a变小 当a 0时 V不变 机车匀速运动 这时牵引力F f阻 而Vm P额 f 2 机车以恒定加速度a起动情况 a一定时 F也一定 P随V增大而增大 当P达到额定功率P额后 F a不能维持不变 开始减小 但速度还要增大 直到a 0 V达到最大Vm P额 f 这个动态过程简图如下 V 补例2 汽车发动机的额定功率P 60KW 汽车质量m 5 0 103kg 汽车在水平路面上行驶时 阻力是车重0 1倍 试问 1 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 2 汽车从静止开始 保持以a 0 5m s2的加速度作匀加速直线运动 这一过程维持多长时间 解析 1 当汽车达到最大速度时 a 0 此时F f mg 而P FVm 所以Vm P mg 12m s 2 匀加速运动的加速度a F mg m 设保持匀加速时间为t0 匀加速能达到的最大速度为V0 则此时V0 at0 P FV0 解得t0 16s