高中物理 7.3功率（精講優(yōu)練課型） 新人教版必修2

1、編輯課件,3 功率,編輯課件,一、功率 1.定義：功W與完成這些功_的比值，P= 。 2.單位：在國(guó)際單位制中，功率的單位是_，簡(jiǎn)稱(chēng)_，用_表示。 3.標(biāo)矢性：功率是_。 4.物理意義：表示物體_的物理量,所用時(shí)間t,瓦特,瓦,W,標(biāo)量,做功快慢,編輯課件,5.額定功率與實(shí)際功率： (1)定義： 額定功率：是動(dòng)力機(jī)械可以_的最大輸出功率。 實(shí)際功率：是動(dòng)力機(jī)械_時(shí)的輸出功率。 (2)關(guān)系：實(shí)際功率往往_(A.大于B.小于)額定功率，但也可以在很短時(shí)間內(nèi)_(A.大于B.小于)額定功率,長(zhǎng)時(shí)間工作,實(shí)際工作,B,A,編輯課件,判一判】 (1)由公式P= 知，做功越多，功率越大。( ) (2)做相同

2、的功，用時(shí)短的做功較快。( ) (3)發(fā)動(dòng)機(jī)不能在實(shí)際功率等于額定功率情況下長(zhǎng)時(shí)間工作。(,編輯課件,提示：(1)。公式P= 是功率的定義式，某個(gè)力的功率大小由它做的功W和所用時(shí)間t共同決定。 (2)。由公式P= 知，做相同的功，用時(shí)短的功率大，做功快。 (3)。發(fā)動(dòng)機(jī)可以在實(shí)際功率小于或等于額定功率情況下長(zhǎng)時(shí)間工作，為避免發(fā)動(dòng)機(jī)受到損害，應(yīng)避免它在實(shí)際功率大于額定功率狀態(tài)下長(zhǎng)時(shí)間工作,編輯課件,二、功率與速度 1.功率與速度關(guān)系式：P=_(F與v方向相同)。 2.推導(dǎo),Fv,Fl,Fv,編輯課件,3.應(yīng)用：由功率速度關(guān)系式知，汽車(chē)、火車(chē)等交通工具和各種起重機(jī) 械，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率P一定時(shí)，牽引

3、力F與速度v成_，要增大牽引 力，就要_速度,反比,減小,編輯課件,想一想】在越野比賽中，汽車(chē)爬坡時(shí)，常常換用低速擋，這是為什么？ 提示：由P=Fv可知，汽車(chē)在上坡時(shí)需要更大的牽引力，而發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率是一定的，換用低速擋的目的是減小速度，從而增大牽引力,編輯課件,一、對(duì)公式P= 和P=Fv的理解 思考探究： 如圖所示，果農(nóng)在打椰子時(shí)，一個(gè)質(zhì)量為m的椰子從高h(yuǎn)處落地。 (1)如何求椰子下落過(guò)程的功率？該功率是平均功率還是瞬時(shí)功率？ (2)如何求椰子落地時(shí)重力的功率？該功率是平均功率還是瞬時(shí)功率,編輯課件,提示：(1)椰子下落過(guò)程中，重力做功為W=mgh，重力的功率P= 該功率是椰子在下落時(shí)間內(nèi)

4、做功的平均功率。 (2)椰子落地時(shí)，重力的功率P=mgv，該功率是椰子落地時(shí)的瞬時(shí)功率,編輯課件,歸納總結(jié)】 1.公式P= 和P=Fv的比較,編輯課件,2.公式P=Fv中三個(gè)量的制約關(guān)系,編輯課件,典例示范】(2015三明高一檢測(cè))關(guān)于功率，以下說(shuō)法中正確的 是( ) A.據(jù)P= 可知，機(jī)器做功越多，其功率就越大 B.據(jù)P=Fv可知，汽車(chē)牽引力一定與速度成反比 C.據(jù)P= 可知，只要知道時(shí)間t內(nèi)機(jī)器所做的功，就可以求得這段時(shí)間內(nèi)任一時(shí)刻機(jī)器做功的功率 D.根據(jù)P=Fv可知，發(fā)動(dòng)機(jī)功率一定時(shí)，交通工具的牽引力與運(yùn)動(dòng)速度成反比,編輯課件,解題探究】 (1)一般情況下，計(jì)算平均功率用公式：_；計(jì)算瞬

5、時(shí)功率用公式：_。 (2)能否由公式P=Fv說(shuō)功率P與牽引力和速度都成正比？ 提示：不能。功率與牽引力成正比的前提是速度不變。同理，在牽引力不變的情況下，才能說(shuō)功率與速度成正比,P=Fv,編輯課件,正確解答】選D。由功率公式P= 可知，在相同時(shí)間內(nèi)，做功多的機(jī)器，功率一定大，A錯(cuò)誤。根據(jù)P=Fv可知，發(fā)動(dòng)機(jī)功率一定時(shí)，交通工具的牽引力與速度成反比，故B錯(cuò)誤，D正確。利用公式P= 求的是對(duì)應(yīng)t時(shí)間內(nèi)的平均功率，不能求瞬時(shí)功率，C錯(cuò)誤,編輯課件,過(guò)關(guān)訓(xùn)練】 1.(2015沈陽(yáng)高一檢測(cè))宇航員在地面進(jìn)行素質(zhì)訓(xùn)練時(shí)，抓住秋千桿由水平狀態(tài)開(kāi)始下擺，如圖所示，在到達(dá)豎直狀態(tài)的過(guò)程中，宇航員所受重力的瞬時(shí)功

6、率的變化情況是( ) A.一直增大 B.一直減小 C.先增大后減小 D.先減小后增大,編輯課件,解析】選C。開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)，宇航員的速度為零，重力的瞬時(shí)功率為零。運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)，宇航員的速度沿水平方向，與重力垂直，重力的瞬時(shí)功率也為零，擺動(dòng)過(guò)程中重力的瞬時(shí)功率不為零，即重力的瞬時(shí)功率從無(wú)到有，又到無(wú)，先增大后減小，C正確,編輯課件,2.(2015晉江高一檢測(cè))如圖甲所示，滑輪質(zhì)量、摩擦均不計(jì)，質(zhì)量為2kg的物體在F作用下由靜止開(kāi)始向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，其速度隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖乙所示，由此可知(g取10m/s2)(,編輯課件,A.物體加速度大小為2m/s2 B.4s末F的功率大小為42W C.F的大小為

7、21N D.4s內(nèi)F做功的平均功率為42W,編輯課件,解析】選B。由速度時(shí)間圖像可得加速度a=0.5m/s2，由牛頓第二定律：2F-mg=ma得F= =10.5N，P=F2v=10.522W=42W， =21W，故只有B正確,編輯課件,補(bǔ)償訓(xùn)練】1.質(zhì)量為m的物體沿傾角為的斜面滑至底端時(shí)的速度大小為v，此時(shí)支持力的瞬時(shí)功率為( ) A.mgvB.0C.mgvcosD.mgvtan 【解析】選B。物體沿斜面滑至斜面底端時(shí)的速度方向沿斜面向下，與支持力夾角為90，因而支持力的瞬時(shí)功率為0，選項(xiàng)B正確，其他選項(xiàng)均錯(cuò),編輯課件,2.汽車(chē)在平直公路上行駛，前一段時(shí)間內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為P1，后一段時(shí)間內(nèi)的功

8、率為P2，已知在兩段時(shí)間內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)做的功相等，則在全部時(shí)間內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)的平均功率為( ) 【解析】選D?？偲骄β蔖= ，而P1t1=P2t2。故 D正確,編輯課件,誤區(qū)警示】求解功率時(shí)應(yīng)該注意的問(wèn)題 (1)要明確所求功率是某物體各力的功率，還是合力的功率。如汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率是指汽車(chē)牽引力的功率，起重機(jī)的功率是指起重機(jī)鋼絲繩拉力的功率,編輯課件,2)要明確所求功率是平均功率還是瞬時(shí)功率。 若求平均功率，還需明確是哪段時(shí)間內(nèi)的平均功率，應(yīng)用公式P= 或P=F 進(jìn)行求解。 若求瞬時(shí)功率，需明確對(duì)應(yīng)狀態(tài)的速度v，應(yīng)用公式P=Fv求解。如果F、v不同向，則將它們先投影到同一方向上再進(jìn)行計(jì)算,編輯課件,二、機(jī)

9、車(chē)啟動(dòng)的兩種方式 思考探究： 汽車(chē)以不同方式啟動(dòng)，一次以恒定功率啟動(dòng)，一次勻加速啟動(dòng)。 (1)用公式P=Fv研究汽車(chē)啟動(dòng)問(wèn)題時(shí)，力F是什么力？ (2)以恒定功率啟動(dòng)時(shí)，汽車(chē)的加速度變化嗎？做什么運(yùn)動(dòng),編輯課件,提示：(1)研究汽車(chē)啟動(dòng)問(wèn)題時(shí)，公式P=Fv中F是牽引力。 (2)以恒定功率啟動(dòng)時(shí)，汽車(chē)的牽引力減小，加速度減小，故汽車(chē)做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),編輯課件,歸納總結(jié)】 1.兩種啟動(dòng)方式的過(guò)程分析,編輯課件,編輯課件,編輯課件,2.機(jī)車(chē)啟動(dòng)問(wèn)題中幾個(gè)物理量的求法： (1)機(jī)車(chē)的最大速度vm的求法：機(jī)車(chē)達(dá)到勻速前進(jìn)時(shí)速度最大，此時(shí)牽引力F等于阻力Ff，故 (2)勻加速啟動(dòng)持續(xù)時(shí)間的求法：牽引力

10、F=ma+Ff，勻加速的最后速度vm= ，時(shí)間t= (3)瞬時(shí)加速度的求法：據(jù)F= 求出牽引力，則加速度,編輯課件,典例示范】(2015九江高一檢測(cè))額定功率為P=80kW的汽車(chē)，在某平直的公路上行駛，經(jīng)過(guò)時(shí)間t=15s速度達(dá)到最大為vm=20m/s，汽車(chē)的質(zhì)量m=2103kg。如果汽車(chē)從靜止開(kāi)始做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，加速度大小為a=2m/s2，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中阻力不變。求： (1)汽車(chē)所受的恒定阻力f。 (2)勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t。 (3)3s末汽車(chē)的瞬時(shí)功率P3,編輯課件,解題探究】 (1)汽車(chē)勻加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中： 牽引力_(A.不變B.變化)。 功率_(A.不變B.變化)。 (2)汽車(chē)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速

11、度_，牽引力_阻力。 (3)簡(jiǎn)述求汽車(chē)勻加速運(yùn)動(dòng)總時(shí)間的思路。 提示：先根據(jù)公式P=Fv求出汽車(chē)勻加速運(yùn)動(dòng)的最大速度，再根據(jù)公式v=at求得勻加速運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間,A,B,為零,等于,編輯課件,正確解答】(1)因?yàn)闋恳Φ扔谧枇r(shí)，速度最大。根據(jù)P=Fvm=fvm得，汽車(chē)所受的阻力 (2)根據(jù)牛頓第二定律得F-f=ma，則勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的牽引力F=f+ma=4 000N+2 0002N=8000N。勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的末速度v= m/s=10m/s，則勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 (3)3s末的速度v3=at=23m/s=6m/s，則3s末的功率P3=Fv3= 8 0006W=48kW。 答案：(1)4 00

12、0N(2)5s(3)48kW,編輯課件,過(guò)關(guān)訓(xùn)練】 1.(2014重慶高考)某車(chē)以相同的功率在兩種不同的水平路面上行駛，受到的阻力分別為車(chē)重的k1和k2倍，最大速率分別為v1和v2，則 ( ) A.v2=k1v1B.v2= v1 C.v2= v1 D.v2=k2v1,編輯課件,解析】選B。汽車(chē)的阻力分別為f1=k1mg，f2=k2mg，當(dāng)汽車(chē)以相同功率啟動(dòng)達(dá)到最大速度時(shí)，有F=f，故由P=Fv可知最大速度v= ，則 有v2= v1，故選B,編輯課件,2.(2015安溪高一檢測(cè))質(zhì)量為2t的汽車(chē)在平直公路上由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，若保持牽引力恒定，則在30s內(nèi)速度增大到15m/s，這時(shí)汽車(chē)剛好達(dá)到額定功

13、率，然后保持額定輸出功率不變，再加速運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后達(dá)到最大速度20m/s。求汽車(chē)的額定功率和汽車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力,編輯課件,解析】汽車(chē)的質(zhì)量m=2t=2103kg，v1=15m/s，v2=20m/s，由題意知，F(xiàn)-Ff=ma v1=at P=Fv1 P=Ffv2 聯(lián)立求得Ff=3103N P=6104W=60kW 答案：60kW3103N,編輯課件,補(bǔ)償訓(xùn)練】1.質(zhì)量是5t的汽車(chē)在水平路面上由靜止開(kāi)始以加速度2.2m/s2做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，所受阻力是1.0103N，則汽車(chē)啟動(dòng)后第1s末發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)功率是( ) A.2kWB.11kWC.20kWD.26.4kW 【解析】選D。根據(jù)牛頓第二定

14、律有F引-F阻=ma，得F引=ma+F阻=1.2104N，而由vt=at知汽車(chē)啟動(dòng)后第1s末的速度為vt=2.2m/s，由P=Fv得第1s末發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)功率P=1.21042.2W=2.64104W=26.4kW，D對(duì),編輯課件,2.如圖所示是一學(xué)生騎車(chē)爬坡的情形。假如他騎車(chē)時(shí)的最大功率是300W，車(chē)和學(xué)生的總質(zhì)量為75kg，斜坡傾角為30，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的摩擦阻力恒為30N，則此學(xué)生騎車(chē)上坡的最大速度是多少？假如他在水平路面上騎車(chē)，最大速度可達(dá)到多少？(g取10m/s2,編輯課件,解析】當(dāng)人騎車(chē)向前的牽引力等于摩擦阻力與重力沿斜面向下的分力之和時(shí)速度最大，則：P=Fvmax=(F阻+mgsi

15、n)vmax 故vmax= =0.74m/s 當(dāng)該學(xué)生在水平路面上騎車(chē)時(shí)，最大速度為vmax= =10m/s 答案：0.74m/s10m/s,編輯課件,誤區(qū)警示】用公式P=Fv處理機(jī)車(chē)啟動(dòng)問(wèn)題時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題 (1)公式P=Fv中的F指的是機(jī)車(chē)的牽引力，而不是合外力。 (2)只有機(jī)車(chē)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，牽引力F才等于它受到的阻力Ff大小。 (3)機(jī)車(chē)以恒定加速度啟動(dòng)時(shí)，勻加速結(jié)束時(shí)的速度并沒(méi)有達(dá)到最終勻速運(yùn)動(dòng)的速度vm,編輯課件,拓展例題】考查內(nèi)容：日常生活中的功率 【典例示范】如圖所示，某同學(xué)在跳繩比賽中，1min跳了120次，若每次起跳中有 時(shí)間騰空，該同學(xué)體重50kg，則他在跳繩中克服重力做功的平

16、均功率是多少,編輯課件,正確解答】跳一次時(shí)間是t0= ，人跳離地面做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，人上拋到最高點(diǎn)的時(shí)間t= 此過(guò)程中克服重力做功W=mg( gt2)=100J。 跳繩時(shí)克服重力做功的平均功率 =200W。 答案：200W,編輯課件,混淆平均功率與瞬時(shí)功率導(dǎo)致錯(cuò)誤 【典例示范】如圖所示，位于水平面上的物體A，在斜向上的恒定拉力作用下，由靜止開(kāi)始向右做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。已知物體質(zhì)量為10kg，F(xiàn)的大小為100N，方向與速度v的夾角為37，物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5。求：(sin37=0.6，cos37=0.8，g取10m/s2,編輯課件,1)運(yùn)動(dòng)開(kāi)始2s時(shí)拉力F對(duì)物體做功的功率是多大？ (2)從運(yùn)動(dòng)開(kāi)始，物體前進(jìn)27m過(guò)程中拉力對(duì)物體做功的功率,編輯課件,現(xiàn)場(chǎng)答案,編輯課件,找錯(cuò)糾錯(cuò)】分析上述解析過(guò)程，你知道錯(cuò)在哪里嗎？ 錯(cuò)因： (1)瞬時(shí)功率公式用錯(cuò)，改為：P=Fvcos37=Fatcos37=960W (2)平均功率公式用錯(cuò)，改為：P=F cos37=F cos37=720W,編輯課件,正解：(1)物體對(duì)水平面的壓力FN=mg-Fsin37=40N 由牛頓第二定律得物體的加速度a= =6m/s2 運(yùn)動(dòng)開(kāi)始2s時(shí)拉力F對(duì)物體做功的功率P=Fvcos37=Fatcos37=960W (2)從運(yùn)動(dòng)開(kāi)始前進(jìn)27