1.2功率課件高一下學(xué)期物理

第1章

功和機(jī)械能1.2功率導(dǎo)入：在生產(chǎn)生活中，人們不僅關(guān)注做功的多少還關(guān)注做功的快慢。例如，借助挖掘機(jī)挖土比直接用人工挖土做功快得多(圖1-6)。怎樣描述做功的快慢?本節(jié)我們將在初中物理的基礎(chǔ)上進(jìn)一步深化對(duì)功率的認(rèn)識(shí)。圖1-6挖掘機(jī)挖土1功率的含義定義01做功的快慢不僅與做功的多少有關(guān)，還與做這些功所耗費(fèi)的時(shí)間有關(guān)。物理學(xué)中將力所做的功W與完成這些功所用的時(shí)間t之比，稱(chēng)為功率

(power)，用符號(hào)P

表示。公式02

單位03在國(guó)際單位制中，功率的單位是瓦特，簡(jiǎn)稱(chēng)瓦，用符號(hào)W

表示。如果某力在1s內(nèi)做1J的功，它的功率就是1W。瓦這個(gè)單位比較小，常用千瓦(kW)作為功率的單位。1kW＝1000W物理意義：功率是描述做功快慢的物理量，是標(biāo)量。常見(jiàn)機(jī)械的功率汽車(chē)、輪船、火車(chē)等交通工具和各種起重機(jī)械的動(dòng)力由內(nèi)燃機(jī)或電動(dòng)機(jī)等動(dòng)力機(jī)械提供，功率是衡量動(dòng)力機(jī)械性能的重要參數(shù)。功率額定功率實(shí)際功率每一種動(dòng)力機(jī)械都有一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間工作的最大允許功率，這個(gè)功率稱(chēng)為機(jī)械的額定功率

(ratedpower)。實(shí)際工作時(shí)的功率。動(dòng)力機(jī)械的功率可能大于或小于額定功率。例如，汽車(chē)爬陡坡時(shí)，如果要保持較大速度，實(shí)際功率就可能超過(guò)額定功率，這對(duì)動(dòng)力機(jī)械有害，要盡量避免。汽車(chē)在平直公路上緩慢勻速行駛時(shí)，實(shí)際功率就往往小于額定功率。一些機(jī)械的功率見(jiàn)表1-1機(jī)械的功率表示其做功的快慢。從表中可以看出，隨著社會(huì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，一些同類(lèi)型機(jī)械的功率越來(lái)越大，表示其做功越來(lái)越快，即在同樣的時(shí)間里能夠做更多的功。發(fā)動(dòng)機(jī)的功率是什么力做功的功率呢？牽引力3功率與力、速度的關(guān)系當(dāng)我們用恒力F推動(dòng)書(shū)本，讓書(shū)本在水平桌面上做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)(圖1-7)，力F對(duì)書(shū)本做功的功率是多大呢?

P＝FvF2F1Fαv從上面推導(dǎo)可見(jiàn)，公式中的v是平均速度，對(duì)應(yīng)的功率P是t時(shí)間內(nèi)的平均功率。

若時(shí)間間隔很小，我們可將平均速度看成瞬時(shí)速度，那么此時(shí)的功率P

可看成該時(shí)刻的瞬時(shí)功率。當(dāng)物體受力為變力時(shí)，在力與速度方向相同的情況下，功率P＝Fv仍然成立，此時(shí)v為瞬時(shí)速度，F(xiàn)為相應(yīng)時(shí)刻的力，P則為對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)功率。平均功率瞬時(shí)功率物體在一段時(shí)間做功的功率的平均值某一瞬間的功率P＝Fvcosα

，其中v為平均速度P＝Fvcosα，其中v為瞬時(shí)速度

外力做的總功，等于各力做功的代數(shù)合外力做的總功，等于這些外力的合力做的功求總功率的方法

汽車(chē)啟動(dòng)問(wèn)題以額定功率啟動(dòng)（P一定）01由公式P＝Fv可知，當(dāng)功率P一定時(shí)，力F與物體運(yùn)動(dòng)的速度v成反比。例如，機(jī)械正常工作時(shí)的功率通常是一定的，車(chē)床在切削硬的工件時(shí)需要用較大的力，因此要降低車(chē)床的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。

F減小a減小vmvt0最終以最大速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)做加速度減小的變加速直線運(yùn)動(dòng)以恒定加速度啟動(dòng)（a一定）02當(dāng)速度一定時(shí)，力F與功率P成正比。例如，汽車(chē)上坡時(shí)(圖1—8)，司機(jī)可通過(guò)加大油門(mén)，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率來(lái)增大牽引力。

以額定功率加速v增大P增大vmvt0做加速度減小的變加速直線運(yùn)動(dòng)最開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)最終以最大速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)vp一列高速列車(chē)總質(zhì)量m＝465t，其額定功率P＝5300kW，在水平直軌道上行駛時(shí)，軌道對(duì)列車(chē)的阻力Fm是車(chē)重的0.018。列車(chē)以額定功率工作，取重力加速度g＝10m/s，求：(1)當(dāng)行駛速度v＝10m/s時(shí)，列車(chē)的牽引力和加速度；(2)列車(chē)在水平直軌道上行駛的最大速度。典例

運(yùn)用功率概念和牛頓第二定律解決列車(chē)行駛等問(wèn)題時(shí)，牽引力是連接二者的橋梁。此時(shí)，功率公式中的F是牽引力?；疖?chē)或汽車(chē)以額定功率水平行駛，當(dāng)牽引力等于阻力時(shí)，速度最大。策略方法解由題意可知Fm＝0.018mg。設(shè)列車(chē)以額定功率工作，當(dāng)行駛速度v＝10m/s時(shí)，牽引力為F1；行駛速度達(dá)到最大值vmax

時(shí)，牽引力為F2。

(1)當(dāng)行駛速度v＝10m/s時(shí)，列車(chē)的牽引力和加速度；

(2)列車(chē)在水平直軌道上行駛的最大速度。討論列車(chē)的最大行駛速度與其額定功率成正比，與受到的阻力成反比。因此，要提高列車(chē)的最大行駛速度，就需增大發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率，并盡量減小阻力。動(dòng)車(chē)組通常由多節(jié)動(dòng)力車(chē)廂相連，且外形被設(shè)計(jì)成流線型。請(qǐng)解釋一下其中的道理。前面我們討論了機(jī)械以額定功率工作的問(wèn)題，那么機(jī)械不在額定功率下工作的問(wèn)題又該怎樣求解呢?試解答下面的問(wèn)題。知識(shí)拓展在符合安全行駛要求的情況下，通過(guò)減少汽車(chē)內(nèi)放置的物品和控制油箱里的油量等措施，可實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。一輛汽車(chē)以72km/h的速度勻速行駛時(shí)，采取以上措施前、后汽車(chē)受到的阻力分別為2000N和1950N。試分別求出采取措施前、后汽車(chē)的實(shí)際功率，并加以比較。問(wèn)題與討論在本節(jié)中，功率與力、速度的關(guān)系式P＝Fu是在力的方向與速度的方向一致的情況下得出的。想想看，如果力與速度的方向相反，或者成任意角度日時(shí)，功率與力、速度之間又會(huì)有怎樣的關(guān)系呢?談?wù)勀愕目捶ǎ⑴c其他同學(xué)討論交流。課堂練習(xí)1.關(guān)于某力做功的功率，下列說(shuō)法正確的是()A.該力越大，其功率就越大B.該力在相等時(shí)間內(nèi)做的功越多，其功率就越大C.功率越大，說(shuō)明該力做的功越多D.功率越小，說(shuō)明該力做功的時(shí)間越少B2.一質(zhì)量為m的物塊沿傾角為日的斜面滑下，到達(dá)斜面底端時(shí)的速度大小為v，此時(shí)重力做功的瞬時(shí)功率是()A.mgvB.mgvsinθ

C.mgvcosθD.mgvtanθB3.如圖所示，某同學(xué)的質(zhì)量為50kg，自行車(chē)的質(zhì)量為15kg，設(shè)該同學(xué)騎自行車(chē)在平直路面上勻速行駛時(shí)所受阻力為人車(chē)總重的4%，克服阻力做功的功率為260W。取重力加速度g＝10m/s2，求該自行車(chē)勻速行駛的速度大小。

4.重量為G的某汽車(chē)，最大功率為Pm，在平直公路上以速度勻速行駛時(shí)，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為P。(1)求汽車(chē)所受的阻力。(2)若汽車(chē)在傾角為α

的坡路以最大功率勻速向上行駛時(shí)，所受路面和空氣的阻力大小之和與(1)中所求阻力大小相等，求此時(shí)汽車(chē)的速度。(1)求汽車(chē)所受的阻力。

(2)若汽車(chē)在傾角為α

的坡路以最大功率勻速向上行駛時(shí)，所受路面和空氣的阻力大小之和與(1)中所求阻力大小相等，求此時(shí)汽車(chē)的速度。

5.用體重計(jì)測(cè)量你的質(zhì)量，用卷尺測(cè)量一段樓梯的高度，如圖所示。試用最快速度跑上這段樓梯，并記錄所用時(shí)間。請(qǐng)估算此過(guò)程中你