高中物理人教版第七章機械能守恒定律功率 教師用書2023版第7章功率

3.功率學習目標知識脈絡1.知道功率的概念，理解功率的物理意義．2．掌握功率的定義式P＝eq\f(W,t)，能夠用P＝eq\f(W,t)解答有關的問題．(重點)3．知道P＝Fv的推導過程．(重點)4．掌握汽車啟動問題的分析方法．(難點)5．理解額定功率和實際功率的概念．(重點)功率eq\x([先填空])1．定義力對物體所做的功W與完成這些功所用時間t的比值．2．定義式P＝eq\f(W,t).3．單位在國際單位制中，功率的單位是瓦特，簡稱瓦，用符號W表示．4．意義功率是標量，它是表示物體做功快慢的物理量．eq\x([再判斷])1．力越大，做功越快．(×)2．功率越大表示做的功越多．(×)3．功率表示做功的快慢．(√)eq\x([后思考])去過泰山的同學會遇到挑山工，假設挑山工和纜車將相同的貨物運至山頂，兩者對貨物做的功相同嗎？做功的功率相同嗎？圖7-3-1【提示】兩者對貨物做的功都等于克服重力做的功，由于將相同的貨物運往相同高度的山頂，兩者做相同的功，而用纜車運送貨物所用時間遠小于挑山工的用時，根據功率定義知纜車的做功功率遠大于挑山工的做功功率．eq\x([合作探討])如圖7-3-2是解放軍正用吊車將一臺坦克車從碼頭上吊起裝上艦船．圖7-3-2探討1：將質量為m的坦克車勻速吊起，坦克車在t時間內勻速上升h高度．怎樣計算吊車的功率？【提示】吊車對坦克車做的功W＝mgh.功率P＝eq\f(W,t)＝eq\f(mgh,t).探討2：若坦克車在相同的時間內勻加速上升h的高度，吊車的功率是變大還是變?。俊咎崾尽孔兇螅畡蚣铀俚跗?，拉力增大，吊車做的功增多，時間相同，功率變大．eq\x([核心點擊])1．定義式及其物理意義(1)定義式：功率是功跟完成這些功所用時間的比值，即P＝eq\f(W,t)，功率是用比值定義法定義的物理量，功率的大小用eq\f(W,t)來表示，但功率與功、時間無關．(2)物理意義：表示在一段時間內力做功的平均快慢．2．額定功率與實際功率的比較定義特點聯系額定功率發(fā)動機正常條件下長時間工作時的最大輸出功率不同機械的額定功率可能不同，同一機械的額定功率不變?yōu)榱藱C械的安全P額≥P實實際功率發(fā)動機實際工作時的輸出功率同一機械的實際功率隨工作情況而變1．在一次舉重比賽中，一名運動員將質量為kg的杠鈴舉起歷時約2s，該運動員在舉起杠鈴運動中的平均功率約為()圖7-3-3A．幾十瓦左右 B．一千瓦左右C．幾十千瓦左右 D．幾百千瓦左右【解析】設舉重運動員將杠鈴舉高m，則P＝eq\f(W,t)＝eq\f(mgh,t)＝1W.【答案】B2．如圖7-3-4所示是甲、乙兩物體做功與所用時間的關系圖象，那么甲物體的功率P甲與乙物體的功率P乙相比()【導學號：50152102】圖7-3-4A．P甲＞P乙 B．P甲＜P乙C．P甲＝P乙 D．無法判定【解析】根據功率的定義式P＝eq\f(W,t)可知，在功與所用時間的關系圖象中，直線的斜率表示功率．因此，由圖線斜率可知P甲＜P乙，選項B正確．【答案】B3．人的心臟每跳一次大約輸送8×10－5m3的血液，正常人血壓(可看做心臟輸送血液的壓強)平均值約為×104Pa，心跳約每分鐘70次，據此估測心臟工作的平均功率約為多少．【解析】設血壓為p，作用于橫截面積為S的一個直血管內的流體上，在時間t內流體因壓力的作用而移動了一定的距離l，如圖所示，則壓力做功為W＝pSl＝pΔV，ΔV指流體的體積．因此，心臟在每分鐘所做的功應為W＝npΔV＝70××104×8×10－5J＝84J故心臟工作的平均功率為P＝eq\f(W,t)＝eq\f(84,60)W＝W.【答案】W求解功率時應該注意的問題1．首先要明確是求哪個力的功率，是某個力的功率，還是物體所受合力的功率，是平均功率，還是瞬時功率．2．汽車的功率是指汽車牽引力的功率，起重機的功率是指起重機鋼絲繩拉力的功率．3．利用公式P＝eq\f(W,t)求出的一般是平均功率，而在t→0時，可認為P是瞬時功率．

功率與速度eq\x([先填空])1．功率與速度的關系式P＝Fv(F與v方向相同)．2．推導eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(功率定義式：P＝\f(W,t),功的計算式：W＝Fl,位移：l＝vt))→P＝Fv3．應用由功率速度關系式知，汽車、火車等交通工具和各種起重機械，當發(fā)動機的功率P一定時，牽引力F與速度v成反比，要增大牽引力，就要減小速度．eq\x([再判斷])1．一個力對物體做功的功率，等于這個力與受力物體運動速度的乘積．(√)2．汽車的功率一定，汽車的速度越大，牽引力就越大．(×)3．汽車在高速公路上行駛，功率的大小與速度的大小無關．(×)eq\x([后思考])在越野比賽中，汽車爬坡時，常常換用低速擋，這是為什么？圖7-3-5【提示】由P＝Fv可知，汽車在上坡時需要更大的牽引力，而發(fā)動機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．eq\x([合作探討])汽車以不同方式啟動，一次以恒定功率啟動，一次勻加速啟動．圖7-3-6探討1：用公式P＝Fv研究汽車啟動問題時，力F是什么力？【提示】F是汽車的牽引力．探討2：以恒定功率啟動時，汽車的加速度變化嗎？做什么運動？【提示】汽車以恒定功率啟動，根據P＝Fv，v增大，F減小，加速度減小，故加速度變化，汽車做變加速運動．eq\x([核心點擊])1．P＝Fv中三個量的制約關系定值各量間的關系應用P一定F與v成反比汽車上坡時，要增大牽引力，應換擋減小速度v一定F與P成正比汽車上坡時，要使速度不變，應加大油門，增大輸出功率，獲得較大牽引力F一定P與v成正比汽車在高速路上，加大油門增大輸出功率，可以提高速度2．機車的兩種啟動方式兩種方式以恒定功率啟動以恒定加速度啟動P-t圖和v-t圖OA段過程分析運動性質加速度減小的加速直線運動勻加速直線運動、維持時間t0＝eq\f(v1,a)AB段過程分析F＝F阻?a＝0?F阻＝eq\f(P,vm)運動性質以vm做勻速直線運動加速度減小的加速運動BC段F＝F阻?a＝0?F阻＝eq\f(P額,vm)，以vm做勻速直線運動4．質量為m的汽車行駛在平直公路上，在運動中所受阻力不變，當汽車的加速度為a，速度為v時，發(fā)動機功率為P1；當功率為P2時，汽車行駛的最大速度為()【導學號：50152103】\f(P2v,P1) \f(P2v,P1－mav)\f(P1v,P2) \f(P1v,P2－mav)【解析】由題意知F－f＝ma，P1＝Fv，由以上兩式得f＝eq\f(P1－mav,v).當功率為P2時，汽車行駛的最大速度vm＝eq\f(P2,f)＝eq\f(P2v,P1－mav)，B正確．【答案】B5．能源短缺和環(huán)境惡化已經成為關系到人類社會能否持續(xù)發(fā)展的大問題．為緩解能源緊張壓力、減少環(huán)境污染，汽車制造商紛紛推出小排量經濟實用型轎車．某公司研制開發(fā)了某型號小汽車，發(fā)動機的額定功率為24kW，汽車連同駕乘人員總質量為m＝2000kg，在水平路面上行駛時受到恒定的阻力是800N，求：(1)汽車在額定功率下勻速行駛的速度；(2)汽車在額定功率下行駛，速度為20m/s時的加速度．【解析】(1)由P＝Fv得v＝eq\f(P,F)＝eq\f(24000,800)m/s＝30m/s.(2)F1＝eq\f(P,v1)＝eq\f(24000,20)N＝1200Na＝eq\f(F1－f,m)＝eq\f(1200－800,2000)m/s2＝m/s2.【答案】(1)30m/s(2)m/s2關于機車啟動問題的解題方法(1)比較額定功率與實際功率的關系：該類問題多以機車做勻速運動為題設條件，解決這類問題的主要依據是勻速