第二課時(shí)功率

第二課時(shí)功率第一頁(yè)，共三十四頁(yè)，2022年，8月28日第一關(guān):基礎(chǔ)關(guān)展望高考第二頁(yè)，共三十四頁(yè)，2022年，8月28日基礎(chǔ)知識(shí)一? 功率知識(shí)講解1.定義:功W跟完成這些功所做時(shí)間t的比值叫做功率.說(shuō)明:此公式是功率的定義式,適用于任何情況下的功率計(jì)算.第三頁(yè)，共三十四頁(yè)，2022年，8月28日3.單位:在國(guó)際單位制中,功率的單位是瓦特,簡(jiǎn)稱(chēng)瓦,符號(hào)是W.4.物理意義:功率是表示物體做功快慢的物理量,它由物體做的功與做這些功所需的時(shí)間決定,并不單純由做功的多少?zèng)Q定.只是在做功時(shí)間相同的情況下,才能認(rèn)為做功多則功率大.第四頁(yè)，共三十四頁(yè)，2022年，8月28日二? 功率與速度知識(shí)講解1.公式當(dāng)力F與速度v同方向時(shí)P=Fv當(dāng)力F與速度v不在同一直線上時(shí)P=Fvcosα第五頁(yè)，共三十四頁(yè)，2022年，8月28日2.對(duì)P=Fvcosα的使用說(shuō)明①在公式P=Fvcosα的表達(dá)式中,力F與速度v是同一物體的兩個(gè)物理量,且具有同時(shí)性.角α是矢量F、v正方向間的夾角,cosα的作用是將兩矢量統(tǒng)一到一條直線上.②對(duì)F、v、α的理解第六頁(yè)，共三十四頁(yè)，2022年，8月28日物理量應(yīng)用說(shuō)明力(F)力F是研究對(duì)象所受的外力,F可以是恒力,也可以是變力;F可以是某一個(gè)力,也可以是幾個(gè)力的合力速度(v)通常情況下,速度v是一瞬時(shí)值.但物體的速度可能是恒定的,也可能是變化的.夾角(α)角α是兩個(gè)矢量(F、v)正方向間的夾角,式中cosα的作用是將F、v統(tǒng)一到一條直線上功率(P)所有功率都是對(duì)力而言的,因此,要注意弄清所求的是某一個(gè)力的功率還是合力的功率第七頁(yè)，共三十四頁(yè)，2022年，8月28日活學(xué)活用如圖所示,物體由靜止開(kāi)始沿傾角為θ的固定光滑斜面下滑,物體質(zhì)量為m,斜面高為H.求:(1)物體滑到底端過(guò)程中重力的功率;(2)物體滑到斜面底端時(shí)重力的功率.第八頁(yè)，共三十四頁(yè)，2022年，8月28日第九頁(yè)，共三十四頁(yè)，2022年，8月28日(2)應(yīng)為重力的瞬時(shí)功率,先求出物體到達(dá)斜面底端時(shí)的速度v以及v和mg之間的夾角α,則由Pt=mgvcosα可求出,也可將力向速度方向投影或速度向力的方向投影,通過(guò)Pt=Fv求出.第十頁(yè)，共三十四頁(yè)，2022年，8月28日第十一頁(yè)，共三十四頁(yè)，2022年，8月28日點(diǎn)評(píng):正確區(qū)分平均功率和瞬時(shí)功率是解決本題的關(guān)鍵.容易失誤的地方是疏忽了力和速度之間的夾角,直接用P=Fv求瞬時(shí)功率.第十二頁(yè)，共三十四頁(yè)，2022年，8月28日第二關(guān):技法關(guān)解讀高考第十三頁(yè)，共三十四頁(yè)，2022年，8月28日解題技法機(jī)車(chē)啟動(dòng)的兩種方式技法講解1.以恒定功率啟動(dòng)機(jī)車(chē)以恒定功率啟動(dòng)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程是:從靜止開(kāi)始,以恒定功率做加速度減小(a↓)的變加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)加速度減小到零時(shí),做勻速運(yùn)動(dòng),各量的變化情況如下:第十四頁(yè)，共三十四頁(yè)，2022年，8月28日此時(shí)速度v達(dá)最大速度vm,此后機(jī)車(chē)保持vm做勻速直線運(yùn)動(dòng).所以當(dāng)汽車(chē)達(dá)到最大速度時(shí)a=0,F=Ff,P=Fvm=Ffvm.這一啟動(dòng)過(guò)程的v-t關(guān)系如圖所示:第十五頁(yè)，共三十四頁(yè)，2022年，8月28日2.勻加速啟動(dòng)第十六頁(yè)，共三十四頁(yè)，2022年，8月28日典例剖析【典例】質(zhì)量為1.0×103kg的汽車(chē),沿傾角為30°的斜坡由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),汽車(chē)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受摩擦阻力大小恒為2000N,汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的額定輸出功率為5.6×104W,開(kāi)始時(shí)以a=1m/s2的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng),g取10m/s2.求:第十七頁(yè)，共三十四頁(yè)，2022年，8月28日(1)汽車(chē)做勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t1;(2)汽車(chē)所能達(dá)到的最大速率;(3)若斜坡長(zhǎng)143.5m,且認(rèn)為汽車(chē)達(dá)到坡頂之前,已達(dá)到最大速率,則汽車(chē)從坡底到坡頂需多長(zhǎng)時(shí)間?

第十八頁(yè)，共三十四頁(yè)，2022年，8月28日[解析]選汽車(chē)為研究對(duì)象,汽車(chē)上坡時(shí)受力分析如圖所示:第十九頁(yè)，共三十四頁(yè)，2022年，8月28日(1)汽車(chē)開(kāi)始以a=1m/s2的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng),因?yàn)闋恳Σ蛔?根據(jù)P=Fv,隨著速度的增大,汽車(chē)的功率增大,當(dāng)汽車(chē)的輸出功率達(dá)到額定功率時(shí),汽車(chē)的功率不能再增大,勻加速運(yùn)動(dòng)階段結(jié)束,此時(shí)有P=Fv1,v1是勻加速運(yùn)動(dòng)的末速度,此過(guò)程的時(shí)間為t1,則:v1=at1,又:F-mgsin30°-Ff=maF=mgsin30°+Ff+ma聯(lián)立以上方程解得:t1=7s.第二十頁(yè)，共三十四頁(yè)，2022年，8月28日(2)汽車(chē)以額定功率啟動(dòng),做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),隨著速度增大,牽引力減小,當(dāng)牽引力等于阻力時(shí),合外力為零時(shí),速度達(dá)到最大值,此時(shí)有:F′-mgsin30°-Ff=0,P=F′vm由此解得vm=8m/s.

第二十一頁(yè)，共三十四頁(yè)，2022年，8月28日(3)勻加速階段結(jié)束后,汽車(chē)即做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng),最終達(dá)到收尾速度vm,因?yàn)槠?chē)做變加速運(yùn)動(dòng),故不能用運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)方法求解,只能借助動(dòng)能定理來(lái)求解.設(shè)汽車(chē)從坡底到坡頂所需的時(shí)間為t,對(duì)汽車(chē)由達(dá)到額定功率開(kāi)始到達(dá)坡頂這個(gè)過(guò)程用功能定理得第二十二頁(yè)，共三十四頁(yè)，2022年，8月28日[答案](1)7s(2)8m/s(3)22s第二十三頁(yè)，共三十四頁(yè)，2022年，8月28日第三關(guān):訓(xùn)練關(guān)笑對(duì)高考第二十四頁(yè)，共三十四頁(yè)，2022年，8月28日隨堂·訓(xùn)練1.如圖所示,分別用力F1?F2?F3將質(zhì)量為m的物體由靜止沿同一光滑面以相同的加速度從斜面底端拉到斜面的頂端,此時(shí)三個(gè)力的功率分別為P1?P2?P3,則()第二十五頁(yè)，共三十四頁(yè)，2022年，8月28日A.P1=P2=P3B.P1>P2=P3C.P3>P2>P1D.P1>P2>P3解析:F1?F2?F3分別作用于物體時(shí),沿斜面向上的力分別都等于(mgsinα+ma),所以三個(gè)力的瞬時(shí)功率都是(mgsinα+ma)at.答案:A第二十六頁(yè)，共三十四頁(yè)，2022年，8月28日2.飛行員進(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,到達(dá)豎直狀態(tài)的過(guò)程中如圖所示,飛行員受重力的瞬時(shí)功率變化情況是()第二十七頁(yè)，共三十四頁(yè)，2022年，8月28日A.一直增大 B.一直減小C.先增大后減小 D.先減小后增大解析:根據(jù)P=Gvcosθ(θ是桿與水平方向夾角),θ=0時(shí),v=0,P=0;θ=90°,cosθ=0,P=0,其他情況P>0.答案:C第二十八頁(yè)，共三十四頁(yè)，2022年，8月28日3.起重機(jī)的鋼索將重物由地面吊到空中某個(gè)高度,其速度圖象如圖所示,則鋼索拉力的功率隨時(shí)間變化的圖象可能是下圖中的()答案:B第二十九頁(yè)，共三十四頁(yè)，2022年，8月28日 4.如圖所示,重物的質(zhì)量為1kg,動(dòng)滑輪質(zhì)量不計(jì),豎直向上拉動(dòng)細(xì)繩,使重物從靜止開(kāi)始以5m/s2的加速度上升,則拉力F在1s內(nèi)對(duì)物體做的功為多大?拉力F在1s末的瞬時(shí)功率是多大?(g取10m/s2)第三十頁(yè)，共三十四頁(yè)，2022年，8月28日解析:對(duì)物體和滑輪受力分析,由牛頓第二定律得

2F-mg=ma

由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律可得在1s內(nèi)物體上升的高度和1s末的速度分別為

根據(jù)動(dòng)滑輪的特點(diǎn)以及功的定義可得,在1s內(nèi)力F做的功W=2Fh

1s末力F對(duì)物體做功的瞬時(shí)功率為P=Fv

聯(lián)立上述方程,代入數(shù)據(jù)可得W=37.5J,P=75W.答案:37.5J75W第三十一頁(yè)，共三十四頁(yè)，2022年，8月28日5.汽車(chē)的質(zhì)量為2.0t,汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為60kW,在平直的公路上行駛的最大速度為108km/h,試討論:(1)若汽車(chē)由靜止開(kāi)始以加速度a=1.5m/s2啟動(dòng),能維持多長(zhǎng)時(shí)間?(2)若接著以額定功率運(yùn)行,再經(jīng)t1=15s到達(dá)最大速度,那么汽車(chē)啟動(dòng)過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)共做了多少功?第三十二頁(yè)，共三十四頁(yè)，2022年，8月28日解析:(1)以額定功率運(yùn)行且牽引力等于阻力時(shí),速度達(dá)到最大

阻力

設(shè)勻加速階段的牽引力為F,由于F-f=ma得

F=f+ma=5.0×103N

勻加速階段的末速度為

能維持的時(shí)間為第三十三頁(yè)，共三十四頁(yè)，2022年，8月28日(2)勻加速階段的位移