功與功率之功率+高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊

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

起重機(jī)甲在30s內(nèi)把1噸的貨物勻速提高了10m。另一臺起重機(jī)乙在30s內(nèi)把1噸的貨物勻速提高了5m。1、這兩個(gè)起重機(jī)對貨物做功的有什么關(guān)系？甲大于乙2、這兩個(gè)起重機(jī)哪一個(gè)做功的快？甲比乙快3、你是怎么比較它們做功快慢的？時(shí)間相同，做的功越多，做功越快FMFM思考與討論1、這兩個(gè)起重機(jī)對貨物做的功有什么關(guān)系？相同2、這兩個(gè)起重機(jī)哪一個(gè)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(shí)間越短，做功越快甲起重機(jī)在60秒內(nèi)把1噸的貨物提到預(yù)定的高度乙起重機(jī)在30秒內(nèi)把1噸的貨物提到相同的高度兩球同時(shí)從不同高度作自由落體運(yùn)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(shí)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(biāo)量。計(jì)算功率時(shí)，一般不帶正負(fù)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(shí)間t的比值我們還學(xué)過哪些比值定義的物理量說明：即使是同一個(gè)力做功，做功的功率也可能是變化的，在一段時(shí)間內(nèi)力對物體做功的功率，實(shí)際上是這段時(shí)間內(nèi)力對物體做功的平均功率。平均功率：描述一段時(shí)間內(nèi)做功的平均快慢瞬時(shí)功率：表示在某一時(shí)刻（或某一位置）做功的快慢P＝tW當(dāng)t很短很短時(shí)，此式表示瞬時(shí)功率當(dāng)t表示一段時(shí)間時(shí)，此式表示平均功率二、平均功率和瞬時(shí)功率1、人力直接做功能否像起重機(jī)做功那樣快？汽車做功能否像飛機(jī)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(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)會產(chǎn)生什么后果呢？2、奧運(yùn)長跑運(yùn)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(fù)荷工作會造成發(fā)動機(jī)熄火或燒毀。

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

1、額定功率：是指機(jī)器在額定轉(zhuǎn)速下可以長時(shí)間工作的最大輸出功率，也就是機(jī)器銘牌上的標(biāo)稱值。2、實(shí)際功率：是指機(jī)器在工作中實(shí)際輸出的功率。3、機(jī)器不一定在額定功率下工作，機(jī)器正常工作時(shí)實(shí)際功率總是小于或等于額定功率，機(jī)器只能在短暫時(shí)間內(nèi)實(shí)際功率略大于額定功率，但不允許長時(shí)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(shí)，若前方遇到了一段較陡的上坡路段，汽車司機(jī)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(gè)物體在水平恒力F的作用下，以速度v勻速直線運(yùn)動了一段時(shí)間t，試求這段時(shí)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(yùn)動了一段時(shí)間t，則恒力F在時(shí)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(guān)系對于公式P=Fv1、當(dāng)P

一定時(shí)，F(xiàn)和v

有什么關(guān)系？2、當(dāng)F

一定時(shí)，P

和v

有什么關(guān)系？3、當(dāng)v

一定時(shí)，F(xiàn)和P

有什么關(guān)系？P＝Fvcosα當(dāng)F與v同方向時(shí)（α＝0），P＝Fv若v表示瞬時(shí)速度，則P表示瞬時(shí)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(shí),汽車的牽引力F=F阻=1800N某型號汽車發(fā)動機(jī)的額定功率為60kW,在水平路面上行使時(shí)受到的阻力是1800N,求發(fā)動機(jī)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(jī)輸出的實(shí)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(shí),實(shí)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(jié)額定功率實(shí)際功率功率物理意義：表示做功快慢的物理量定義式：計(jì)算式：P=Fvcosα單位：國際單位——瓦特（W）額定功率：是指機(jī)器正常工作時(shí)的最大輸出功率，也就是機(jī)器銘牌上的標(biāo)稱值。實(shí)際功率：是指機(jī)器在工作中實(shí)際輸出的功率。類型1：機(jī)車以恒定功率P啟動P＝Fv發(fā)動機(jī)的實(shí)際功率發(fā)動機(jī)的牽引力機(jī)車的瞬時(shí)速度當(dāng)F=F阻時(shí)，a＝0

，v達(dá)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(yùn)動勻速直線運(yùn)動專題機(jī)車啟動問題1.前提：v0=0，P恒=P額Favm機(jī)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(yùn)動，最終以速度做勻速直線運(yùn)動。vt0專題機(jī)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(yùn)動勻速運(yùn)動專題機(jī)車啟動問題2.恒定功率啟動的幾點(diǎn)說明若機(jī)車以恒定的加速度啟動，會有何不同呢？1.速度達(dá)到最大之前，F(xiàn)為變力，發(fā)動機(jī)做的功只能用W=Pt

計(jì)算，不能用W=Fx計(jì)算。2.達(dá)到最大速度的本質(zhì)條件是：a=0vmvt03.達(dá)到最大速度時(shí)，有

P額=F阻vm當(dāng)F=F阻時(shí)，a＝0

，v達(dá)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(yùn)動勻速直線運(yùn)動a＝mF－F阻→→→F→v↑P＝Fv↑↑→當(dāng)P=P額時(shí)，保持P額繼續(xù)加速勻加速直線運(yùn)動類型2：機(jī)車以恒定加速度a啟動專題機(jī)車啟動問題1.前提：v0=0，Pmax=P額

先做勻加速直線運(yùn)動，再做加速度逐漸減小的變加速直線運(yùn)動，最終以速度做勻速直線運(yùn)動。vt0vm機(jī)車以恒定加速度啟動的v－t圖專題機(jī)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(yùn)動勻速運(yùn)動a減小的變加速直線運(yùn)動專題機(jī)車啟動問題2.恒定加速度啟動的幾點(diǎn)說明1.機(jī)車做勻加速運(yùn)動只能維持一段時(shí)間,當(dāng)功率增大到額定功率時(shí),勻加速運(yùn)動結(jié)束，此時(shí)速度為v1，勻加速時(shí)間為t1,則t1=P額(ma+F阻)a3.勻加速結(jié)束的條件是：P實(shí)=Pmax=P額t1v1vt0vm2.達(dá)到最大速度的本質(zhì)條件:a=04.達(dá)到最大速度時(shí)，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(shè)汽車運(yùn)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(shè)汽車由靜止起沿水平道路做勻加速直線運(yùn)動,加速度a=0.4m/s2,求汽車維持這一加速度行駛的最長時(shí)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(yùn)動完畢時(shí)有:P=Pm

∵Pm=Fv

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

∴t=v／a=50(s)錯(cuò)誤解法:vm=att=vm／a=90(s)?1、關(guān)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(shí)間越長，功率一定小D、力做功越多，功率一定大B練習(xí)題2、關(guān)于功率以下說法中正確的是（

）A、據(jù)P=W/t可知，機(jī)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(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)動機(jī)功率一定時(shí)，交通工具的牽引力與運(yùn)動速度成反比。D練習(xí)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(jìn)s距離，第二次使此物體沿粗糙水平也前進(jìn)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(yùn)動3s落地，不計(jì)空氣阻力，取g=10m/s2，則物體落地時(shí)，重力的瞬時(shí)功率為()A.400WB.300WC.500WD.700WB例題：要點(diǎn)：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(yùn)動，運(yùn)動時(shí)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(shí)功率。練習(xí)題6、某人用如圖所示的牽引裝置來鍛煉關(guān)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(xí)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