功與功率之功率+高一下學期物理人教版（2019）必修第二冊

§8.1功與功率（課時2）010203目錄平均和瞬時功率額定和實際功率功率04功率與速度的關系05機車起動兩種方式教學目標1.理解功率的概念，會運用極限的思想得到瞬時功率P=Fv。關注生產(chǎn)生活中常見的機械做功，功率大小及其意義（重點）。2.能分析汽車發(fā)動機功率一定時，牽引力與速度之間的關系，并能分析、解釋實際生活中的現(xiàn)象（難點）。思考與討論

起重機甲在30s內(nèi)把1噸的貨物勻速提高了10m。另一臺起重機乙在30s內(nèi)把1噸的貨物勻速提高了5m。1、這兩個起重機對貨物做功的有什么關系？甲大于乙2、這兩個起重機哪一個做功的快？甲比乙快3、你是怎么比較它們做功快慢的？時間相同，做的功越多，做功越快FMFM思考與討論1、這兩個起重機對貨物做的功有什么關系？相同2、這兩個起重機哪一個做功的快？乙比甲快3、你又是怎么比較它們做功快慢的？做功相同，時間越短，做功越快甲起重機在60秒內(nèi)把1噸的貨物提到預定的高度乙起重機在30秒內(nèi)把1噸的貨物提到相同的高度兩球同時從不同高度作自由落體運動，如圖所示，若m1=0.5kg，m2=2kg，h1=10m，h2=5m，則重力對兩球做的功分別為多少?(g=10m/s2)h1h2兩球完成做功過程所需的時間又分別為多少？如何來比較做功的快慢?思考與討論50J、100J√2秒、1秒1、物理意義：是表示力對物體做功快慢的物理量。3、公式：

比值定義法4、功率是標量。計算功率時，一般不帶正負號。5、功率的單位：瓦特（W）常用單位：

kW一、功率的概念2、定義：功W跟完成這些功所用時間t的比值我們還學過哪些比值定義的物理量說明：即使是同一個力做功，做功的功率也可能是變化的，在一段時間內(nèi)力對物體做功的功率，實際上是這段時間內(nèi)力對物體做功的平均功率。平均功率：描述一段時間內(nèi)做功的平均快慢瞬時功率：表示在某一時刻（或某一位置）做功的快慢P＝tW當t很短很短時，此式表示瞬時功率當t表示一段時間時，此式表示平均功率二、平均功率和瞬時功率1、人力直接做功能否像起重機做功那樣快？汽車做功能否像飛機做功那樣快？人如果做功過快，會產(chǎn)生什么后果呢？汽車超負荷運轉(zhuǎn)會產(chǎn)生什么后果呢？2、奧運長跑運動員能否用100m短跑的速度來完成5000m的賽跑路程呢？為什么？人做功過快，會引起疲勞、甚至受傷、生病等，汽車超負荷工作會造成發(fā)動機熄火或燒毀。

人與機器一樣，不能長時間超負荷運動，短跑運動員在100m賽跑中，時間只是十幾秒，能以最大的速度跑完全程，此時運動員的輸出功率是正常時的數(shù)十倍。在5Km的長跑運動中，運動員不可能長時間超負荷運動。這種現(xiàn)象說明了什么呢？想一想三、額定功率和實際功率

1、額定功率：是指機器在額定轉(zhuǎn)速下可以長時間工作的最大輸出功率，也就是機器銘牌上的標稱值。2、實際功率：是指機器在工作中實際輸出的功率。3、機器不一定在額定功率下工作，機器正常工作時實際功率總是小于或等于額定功率，機器只能在短暫時間內(nèi)實際功率略大于額定功率，但不允許長時間超過額定功率。凱旋銘牌圖片汽車以額定功率在平直公路行駛時，若前方遇到了一段較陡的上坡路段，汽車司機要做好什么調(diào)整，才能確保汽車駛到坡頂？為什么？觀察與思考反思：這說明了什么問題？一個物體在水平恒力F的作用下，以速度v勻速直線運動了一段時間t，試求這段時間t內(nèi)恒力F做功的功率。思考與推理拓展：若物體在水平恒力F作用下作變速運動了一段時間t，則恒力F在時間t內(nèi)做功的功率又如何呢？若力F與水平成θ角呢？W＝FlcosαP＝tWP＝FvcosαP＝tFlcosαvFαv1v2FαvF2F1P＝vFcosαP＝Fvcosαv＝tl四、功率與速度的關系對于公式P=Fv1、當P

一定時，F(xiàn)和v

有什么關系？2、當F

一定時，P

和v

有什么關系？3、當v

一定時，F(xiàn)和P

有什么關系？P＝Fvcosα當F與v同方向時（α＝0），P＝Fv若v表示瞬時速度，則P表示瞬時功率若v表示平均速度，則P表示平均功率反比正比正比解：由P=Fv得勻速行使時,汽車的牽引力F=F阻=1800N某型號汽車發(fā)動機的額定功率為60kW,在水平路面上行使時受到的阻力是1800N,求發(fā)動機在額定功率下汽車勻速行使的速度.在同樣的阻力下,如果勻速行使速度只有54km/h,發(fā)動機輸出的實際功率是多少?FPv=180060000=m/s=33.3m/s=120km/hv'=54km/h=15m/s以較低的速度行使時,實際功率P'=Fv'=(1800×15)W=27kW例題1注意：汽車的功率就是汽車牽引力的功率課堂小結額定功率實際功率功率物理意義：表示做功快慢的物理量定義式：計算式：P=Fvcosα單位：國際單位——瓦特（W）額定功率：是指機器正常工作時的最大輸出功率，也就是機器銘牌上的標稱值。實際功率：是指機器在工作中實際輸出的功率。類型1：機車以恒定功率P啟動P＝Fv發(fā)動機的實際功率發(fā)動機的牽引力機車的瞬時速度當F=F阻時，a＝0

，v達到最大

保持vm勻速vF＝vPa＝mF－F阻↑→↓↑→→↓↓vm＝F阻P加速度逐漸減小的變加速直線運動勻速直線運動專題機車啟動問題1.前提：v0=0，P恒=P額Favm機車以恒定功率啟動的v－t圖

先做加速度逐漸減小的變加速直線運動，最終以速度做勻速直線運動。vt0專題機車啟動問題加速階段的圖像勻速階段的圖像F阻FF阻Fvma減小的變加速運動勻速運動專題機車啟動問題2.恒定功率啟動的幾點說明若機車以恒定的加速度啟動，會有何不同呢？1.速度達到最大之前，F(xiàn)為變力，發(fā)動機做的功只能用W=Pt

計算，不能用W=Fx計算。2.達到最大速度的本質(zhì)條件是：a=0vmvt03.達到最大速度時，有

P額=F阻vm當F=F阻時，a＝0

，v達到最大

保持vm勻速F＝vP額a＝mF－F阻↑→↓v↑↓→→↓vm＝F阻P額加速度逐漸減小的變加速直線運動勻速直線運動a＝mF－F阻→→→F→v↑P＝Fv↑↑→當P=P額時，保持P額繼續(xù)加速勻加速直線運動類型2：機車以恒定加速度a啟動專題機車啟動問題1.前提：v0=0，Pmax=P額

先做勻加速直線運動，再做加速度逐漸減小的變加速直線運動，最終以速度做勻速直線運動。vt0vm機車以恒定加速度啟動的v－t圖專題機車啟動問題勻加速階段的圖像勻速階段的圖像變加速階段的圖像v0=0，F(xiàn)恒F阻F牽F牽=F阻，vm=P/F阻F阻F牽vmv↑，P=P額勻加速運動勻速運動a減小的變加速直線運動專題機車啟動問題2.恒定加速度啟動的幾點說明1.機車做勻加速運動只能維持一段時間,當功率增大到額定功率時,勻加速運動結束，此時速度為v1，勻加速時間為t1,則t1=P額(ma+F阻)a3.勻加速結束的條件是：P實=Pmax=P額t1v1vt0vm2.達到最大速度的本質(zhì)條件:a=04.達到最大速度時，有

P額=F阻vmP額=Fv1=(ma+F阻)v1

=(ma+F阻)at1質(zhì)量為5t的汽車,額定功率為P=90kW,設汽車運動的阻力恒為車重的0.05倍。

（1）求汽車沿水平道路行駛的最大速度?

（2）設汽車由靜止起沿水平道路做勻加速直線運動,加速度a=0.4m/s2,求汽車維持這一加速度行駛的最長時間(g=10m/s2)例題2（1）∵m=5000kg,P=9.0×104W

f=kmg=0.05×5000×10=2.5×103N∵Pm=fvm∴vm=Pm／f=9×104／2.5×103=36m/s解題思路根據(jù)牛頓第二定律有:F–f=ma

F=f+ma=4.5×103N

勻加速運動完畢時有:P=Pm

∵Pm=Fv

∴v=Pm／F=9.0×104／4.5×103=20m/s（2）汽車做勻加速運動完畢時,功率達到最大輸出功率,即額定功率∵v=at

∴t=v／a=50(s)錯誤解法:vm=att=vm／a=90(s)?1、關于功率，下列說法中正確的是（）A、功率是說明做功多少的物理量B、功率是說明力做功快慢的物理量C、做功時間越長，功率一定小D、力做功越多，功率一定大B練習題2、關于功率以下說法中正確的是（

）A、據(jù)P=W/t可知，機器做功越多，其功率就越大B、據(jù)P=Fv可知，汽車牽引力一定與速度成反比C、據(jù)P=W/t可知，只要知道時間t內(nèi)機器所做的功，就可以求得這段時間內(nèi)任一時刻機器做功的功率D、根據(jù)P=Fv可知，發(fā)動機功率一定時，交通工具的牽引力與運動速度成反比。D練習題3、某人用同一水平恒力F先后兩次拉同一物體，第一次使此物體沿光滑水平面前進s距離，第二次使此物體沿粗糙水平也前進s距離，若先后兩次拉力做的功為W1和W2，拉力做功的功率是P1和P2，則()A.W1=W2，P1=P2B.W1=W2，P1＞P2

C.W1＞W(wǎng)2，P1＞P2D.W1＞W(wǎng)2，P1=P2B4、從空中以40m/s的初速度平拋一重為10N的物體，物體在空中運動3s落地，不計空氣阻力，取g=10m/s2，則物體落地時，重力的瞬時功率為()A.400WB.300WC.500WD.700WB例題：要點：必須弄清是何種類型的功率，并能正確選擇公式5、質(zhì)量ｍ＝3kg的物體，在水平力F＝6Ｎ的作用下，在光滑的水平面上從靜止開始運動，運動時間ｔ＝3s，求：（1）力F在ｔ＝3s內(nèi)對物體所做的功。（2）力F在ｔ＝3s內(nèi)對物體所做功的平均功率。（3）在3s末力F對物體做功的瞬時功率。練習題6、某人用如圖所示的牽引裝置來鍛煉關節(jié)的功能，重物的質(zhì)量為3kg，若小腿拉繩使重物在3s內(nèi)勻速上升0.5m，（g取10N/Kg）求：①小腿對繩的拉力.②人克服重力做多少功.③繩拉重物的功率.答案：30Ｎ；15Ｊ；5Ｗ例題：練習題7、如圖所示，物體A的質(zhì)量為10kg，在拉力F的作用下，物體以0.4m/s的速度在水平面上做勻速