高中物理人教版第七章機(jī)械能守恒定律功率 教師用書(shū)2023版第7章功率

3.功率學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)脈絡(luò)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(guān)的問(wèn)題．(重點(diǎn))3．知道P＝Fv的推導(dǎo)過(guò)程．(重點(diǎn))4．掌握汽車啟動(dòng)問(wèn)題的分析方法．(難點(diǎn))5．理解額定功率和實(shí)際功率的概念．(重點(diǎn))功率eq\x([先填空])1．定義力對(duì)物體所做的功W與完成這些功所用時(shí)間t的比值．2．定義式P＝eq\f(W,t).3．單位在國(guó)際單位制中，功率的單位是瓦特，簡(jiǎn)稱瓦，用符號(hào)W表示．4．意義功率是標(biāo)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(guò)泰山的同學(xué)會(huì)遇到挑山工，假設(shè)挑山工和纜車將相同的貨物運(yùn)至山頂，兩者對(duì)貨物做的功相同嗎？做功的功率相同嗎？圖7-3-1【提示】?jī)烧邔?duì)貨物做的功都等于克服重力做的功，由于將相同的貨物運(yùn)往相同高度的山頂，兩者做相同的功，而用纜車運(yùn)送貨物所用時(shí)間遠(yuǎn)小于挑山工的用時(shí)，根據(jù)功率定義知纜車的做功功率遠(yuǎn)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(tái)坦克車從碼頭上吊起裝上艦船．圖7-3-2探討1：將質(zhì)量為m的坦克車勻速吊起，坦克車在t時(shí)間內(nèi)勻速上升h高度．怎樣計(jì)算吊車的功率？【提示】吊車對(duì)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(shí)間內(nèi)勻加速上升h的高度，吊車的功率是變大還是變??？【提示】變大．勻加速吊起，拉力增大，吊車做的功增多，時(shí)間相同，功率變大．eq\x([核心點(diǎn)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(shí)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(lái)表示，但功率與功、時(shí)間無(wú)關(guān)．(2)物理意義：表示在一段時(shí)間內(nèi)力做功的平均快慢．2．額定功率與實(shí)際功率的比較定義特點(diǎn)聯(lián)系額定功率發(fā)動(dòng)機(jī)正常條件下長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)的最大輸出功率不同機(jī)械的額定功率可能不同，同一機(jī)械的額定功率不變?yōu)榱藱C(jī)械的安全P額≥P實(shí)實(shí)際功率發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工作時(shí)的輸出功率同一機(jī)械的實(shí)際功率隨工作情況而變1．在一次舉重比賽中，一名運(yùn)動(dòng)員將質(zhì)量為kg的杠鈴舉起歷時(shí)約2s，該運(yùn)動(dòng)員在舉起杠鈴運(yùn)動(dòng)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(shè)舉重運(yùn)動(dòng)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(shí)間的關(guān)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(dǎo)學(xué)號(hào)：50152102】圖7-3-4A．P甲＞P乙 B．P甲＜P乙C．P甲＝P乙 D．無(wú)法判定【解析】根據(jù)功率的定義式P＝eq\f(W,t)可知，在功與所用時(shí)間的關(guān)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(xiàng)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(qiáng))平均值約為×104Pa，心跳約每分鐘70次，據(jù)此估測(cè)心臟工作的平均功率約為多少．【解析】設(shè)血壓為p，作用于橫截面積為S的一個(gè)直血管內(nèi)的流體上，在時(shí)間t內(nèi)流體因壓力的作用而移動(dòng)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(yīng)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(shí)應(yīng)該注意的問(wèn)題1．首先要明確是求哪個(gè)力的功率，是某個(gè)力的功率，還是物體所受合力的功率，是平均功率，還是瞬時(shí)功率．2．汽車的功率是指汽車牽引力的功率，起重機(jī)的功率是指起重機(jī)鋼絲繩拉力的功率．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(shí)，可認(rèn)為P是瞬時(shí)功率．

功率與速度eq\x([先填空])1．功率與速度的關(guān)系式P＝Fv(F與v方向相同)．2．推導(dǎo)eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(功率定義式：P＝\f(W,t),功的計(jì)算式：W＝Fl,位移：l＝vt))→P＝Fv3．應(yīng)用由功率速度關(guān)系式知，汽車、火車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(gè)力對(duì)物體做功的功率，等于這個(gè)力與受力物體運(yùn)動(dòng)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(wú)關(guān)．(×)eq\x([后思考])在越野比賽中，汽車爬坡時(shí)，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(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．eq\x([合作探討])汽車以不同方式啟動(dòng)，一次以恒定功率啟動(dòng)，一次勻加速啟動(dòng)．圖7-3-6探討1：用公式P＝Fv研究汽車啟動(dòng)問(wèn)題時(shí)，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(dòng)時(shí)，汽車的加速度變化嗎？做什么運(yùn)動(dòng)？【提示】汽車以恒定功率啟動(dòng)，根據(jù)P＝Fv，v增大，F(xiàn)減小，加速度減小，故加速度變化，汽車做變加速運(yùn)動(dòng)．eq\x([核心點(diǎn)擊])1．P＝Fv中三個(gè)量的制約關(guān)系定值各量間的關(guān)系應(yīng)用P一定F與v成反比汽車上坡時(shí)，要增大牽引力，應(yīng)換擋減小速度v一定F與P成正比汽車上坡時(shí)，要使速度不變，應(yīng)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(jī)車的兩種啟動(dòng)方式兩種方式以恒定功率啟動(dòng)以恒定加速度啟動(dòng)P-t圖和v-t圖OA段過(guò)程分析運(yùn)動(dòng)性質(zhì)加速度減小的加速直線運(yùn)動(dòng)勻加速直線運(yùn)動(dòng)、維持時(shí)間t0＝eq\f(v1,a)AB段過(guò)程分析F＝F阻?a＝0?F阻＝eq\f(P,vm)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)以vm做勻速直線運(yùn)動(dòng)加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)BC段F＝F阻?a＝0?F阻＝eq\f(P額,vm)，以vm做勻速直線運(yùn)動(dòng)4．質(zhì)量為m的汽車行駛在平直公路上，在運(yùn)動(dòng)中所受阻力不變，當(dāng)汽車的加速度為a，速度為v時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率為P1；當(dāng)功率為P2時(shí)，汽車行駛的最大速度為()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：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(dāng)功率為P2時(shí)，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(jīng)成為關(guān)系到人類社會(huì)能否持續(xù)發(fā)展的大問(wèn)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(jīng)濟(jì)實(shí)用型轎車．某公司研制開(kāi)發(fā)了某型號(hào)小汽車，發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為24kW，汽車連同駕乘人員總質(zhì)量為m＝2000kg，在水平路面上行駛時(shí)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(shí)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(guān)于機(jī)車啟動(dòng)問(wèn)題的解題方法(1)比較額定功率與實(shí)際功率的關(guān)系：該類問(wèn)題多以機(jī)車做勻速運(yùn)動(dòng)為題設(shè)條件，解決這類問(wèn)題的主要依據(jù)是勻速