人教版高中物理必修第二冊第八章1第2課時功率課件

第2課時功率第八章

機械能守恒定律1．功與功率整體感知·自我新知初探

[自我感知]經(jīng)過你認真的預(yù)習(xí)，結(jié)合你對本節(jié)課的理解和認識，請畫出本節(jié)課的知識邏輯體系。探究重構(gòu)·關(guān)鍵能力達成1．定義：力對物體所做的_____與完成這些功所用_______的比值。2．定義式：P＝__________。3．單位：在國際單位制中，功率的單位是______，簡稱瓦，用符號W表示。知識點一功率功W時間t

瓦特4．意義：功率是標量，它是表示物體做功______的物理量。5．輸入功率與輸出功率(1)輸入功率：機器工作時，______對機器做功的功率。(2)輸出功率：機器對______做功的功率。(3)機械效率：η＝______。6．額定功率與實際功率(1)額定功率：機器________________允許的最大輸出功率。(2)實際功率：機器__________時的輸出功率。(3)關(guān)系：實際功率往往______額定功率?？炻饨缤饨?/p>

長時間正常工作實際工作小于7．功率與速度(1)關(guān)系：當一個力與物體運動方向在同一直線上時，這個力對物體做功的功率等于這個力與__________的乘積。(2)關(guān)系式：P＝Fv。①若v是物體的平均速度，則P＝Fv為對應(yīng)時間t內(nèi)的平均功率。②若v是瞬時速度，則P表示該時刻的瞬時功率。(3)應(yīng)用：從P＝Fv可以看出，汽車、火車等交通工具，當發(fā)動機的輸出功率P一定時，牽引力F與速度v成______，要增大牽引力，就要減小速度。物體速度反比如圖所示是解放軍正用吊車將一輛坦克車從碼頭上吊起裝上艦船，將質(zhì)量為m的坦克車勻速吊起，坦克車在t時間內(nèi)勻速上升h高度(重力加速度為g)?！締栴}】(1)怎樣計算吊車t時間內(nèi)的平均功率？(2)若坦克車在相同的時間t內(nèi)，從靜止開始以加速度a勻加速上升高度h時，該過程中吊車的平均功率是多少？(3)若坦克車在相同的時間t內(nèi)，從靜止開始以加速度a勻加速上升，則t時刻瞬時功率是多少？

3．平均功率與瞬時功率的區(qū)別與聯(lián)系平均功率表示物體在某段時間內(nèi)做功的平均快慢，瞬時功率表示力在某時刻做功的快慢。所以平均功率大，物體的瞬時功率不一定大。【典例1】

(對平均功率與瞬時功率的理解)(多選)如圖所示，定點投籃訓(xùn)練時，籃球兩次從出手到進筐在空中的運動軌跡對應(yīng)a、b兩段曲線，不計空氣阻力，比較這兩次投籃，籃球沿a曲線(

)A．進筐時重力的瞬時功率較小B．進筐時重力的瞬時功率較大C．克服重力做功的平均功率較小D．克服重力做功的平均功率較大√√

【典例2】(平均功率與瞬時功率的計算)質(zhì)量為m＝0.5kg的物體自由下落，不計空氣阻力，重力加速度g取10m/s2。求：(物體未落地)(1)從物體開始下落，前3s內(nèi)重力對物體做功的平均功率P；(2)第3s末重力對物體做功的瞬時功率P′。

[答案]

(1)75W

(2)150W【典例3】

(選自魯科版教材·平均功率與瞬時功率的計算)跳繩是一種健身運動。一位同學(xué)在原地跳繩過程中，離開地面后豎直方向的速率—時間圖像如圖所示。若已知t0和跳繩者的質(zhì)量m，重力加速度為g，不計阻力，請估算：(1)跳繩者重心上升的最大高度；(2)t0時間內(nèi)，跳繩者克服重力做功的平均功率。

規(guī)律方法

計算功率應(yīng)該注意的問題(1)明確所求的功率是平均功率還是瞬時功率。(2)求平均功率時，應(yīng)明確是哪一段時間內(nèi)的平均功率；求瞬時功率時，應(yīng)明確是哪一時刻的瞬時功率。(3)應(yīng)該明確是哪一個力對物體做功的功率，是動力還是阻力，是恒力還是變力等。1．兩種啟動過程對比知識點二機車啟動的兩種方式兩種方式以恒定功率啟動以恒定加速度啟動P-t圖像和v-t圖像兩種方式以恒定功率啟動以恒定加速度啟動牽引力的變化圖像兩種方式以恒定功率啟動以恒定加速度啟動OA段過程分析運動性質(zhì)加速度減小的加速直線運動兩種方式以恒定功率啟動以恒定加速度啟動AB段過程分析運動性質(zhì)以vm做勻速直線運動加速度減小的加速直線運動BC段—

【典例4】

(以恒定功率啟動)某汽車公司展示了最新研發(fā)的、具有百分百自主知識產(chǎn)權(quán)的無人駕駛技術(shù)。在一次性能測試中，汽車發(fā)動機的額定功率為40kW，質(zhì)量為1000kg，當汽車在水平路面上行駛時受到阻力為自重的0.2，取重力加速度g＝10m/s2。求：(1)汽車在路面上能達到的最大速度大?。?2)若汽車以額定功率啟動，當汽車速度為8m/s時的加速度大小。

[答案]

(1)20m/s

(2)3m/s2【典例5】

(以恒定加速度啟動)(多選)一輛小汽車在水平路面上由靜止啟動，在前5s內(nèi)做勻加速直線運動，5s末達到額定功率，之后保持額定功率運動，其v-t圖像如圖所示，已知汽車的質(zhì)量m＝2×103kg，汽車受到地面的阻力為車重的0.1，取重力加速度g＝10m/s2，則(

)A．汽車在前5s內(nèi)的牽引力為6×103NB．汽車的額定功率為120kWC．汽車的最大速度為vm＝30m/sD．當汽車速度為20m/s時，汽車加速度大小為2m/s2√√

【典例6】

(選自粵教版教材·以恒定加速度啟動)如圖所示是修建高層建筑常用的塔式起重機，在起重機將質(zhì)量m＝5×103kg的重物沿豎直方向吊起的過程中，重物由靜止開始向上做勻加速直線運動，加速度a＝0.2m/s2，當起重機輸出功率達到其允許的最大值時，保持該功率直到重物做vmax＝1.2m/s的勻速運動，不計額外功，求：(取重力加速度g＝10m/s2)(1)重物做勻速運動時，起重機的輸出功率；(2)重物做勻加速直線運動時的最大速度大小(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。[解析]

(1)設(shè)起重機允許輸出的最大功率為Pm，重物達到最大速度時，此時重物做勻速直線運動，所受拉力F大小等于重力。由Pm＝FvmaxF＝mg可得起重機的最大輸出功率為Pm＝mgvmax＝6.0×104W。(2)勻加速運動結(jié)束時，起重機達到允許輸出的最大功率，設(shè)此時重物受到的拉力為F1，速度為v′m，由F1－mg＝maPm＝F1v′m可解得v′m≈1.18m/s。[答案]

(1)6.0×104W

(2)1.18m/s【典例7】

(兩種啟動方式綜合運用)在平直路面上運動的汽車的額定功率為60kW，若其總質(zhì)量為5t，在水平路面上所受的阻力為5×103N。(1)求汽車所能達到的最大速度大小。(2)若汽車以0.5m/s2的加速度由靜止開始做勻加速運動，則這一過程能維持多長時間？(3)若汽車以額定功率啟動，則汽車車速v′＝2m/s時其加速度為多大？

[答案]

(1)12m/s

(2)16s

(3)5m/s2易錯警示

用公式P＝Fv處理機車啟動問題時應(yīng)注意的問題(1)公式P＝Fv中的F指的是機車的牽引力，而不是合力。(2)只有機車勻速運動時，牽引力F才等于它受到的阻力Ff大小。(3)機車以恒定加速度啟動時，勻加速結(jié)束時的速度并沒有達到最終勻速運動的速度vm。【教用·備選例題】某同學(xué)對一輛自制小遙控車的性能進行測試，讓小車在水平地面上由靜止開始運動。小車上的傳感器將小車運動的全過程記錄下來，通過數(shù)據(jù)處理得到如圖所示的v-t圖像。已知小車在0～2s內(nèi)做勻加速直線運動，2～10s內(nèi)小車牽引力的功率保持不變，在10s末停止遙控，關(guān)閉電動機。小車的總質(zhì)量m＝1kg，整個過程中小車受到的阻力保持不變。求：(1)小車關(guān)閉電動機后加速度a1的大小及阻力的大小；(2)小車的額定功率；(3)小車勻加速啟動時加速度a2的大小及牽引力的大?。?4)小車3s時速度為5m/s，此時小車加速度a3的大小；(5)0～8s內(nèi)電動機對小車做的功。

(2)小車在2～10s內(nèi)功率不變，設(shè)為P，在8～10s內(nèi)，由小車做勻速運動，根據(jù)平衡條件可得F2＝f根據(jù)功率P＝F2vm解得P＝16W。

[答案]

(1)2m/s2

2N

(2)16W

(3)2m/s2

4N

(4)1.2m/s2

(5)112J應(yīng)用遷移·隨堂評估自測1．(選自魯科版教材)某同學(xué)的質(zhì)量為50kg，所騎自行車的質(zhì)量為15kg，設(shè)該同學(xué)在平直路面上正常騎行時自行車的功率為40W，若人與車受到的阻力是其重力的0.02倍，重力加速度g取10m/s2，則勻速騎行自行車時的速度大小約為(

)A．3m/s B．6m/s

C．13m/s

D．30m/s√243題號15

2．一位質(zhì)量為60kg的同學(xué)從一樓走到五樓的時間為一分鐘，已知每層樓的高度約為3m，重力加速度g取10m/s2。則該同學(xué)上樓過程克服重力做功的平均功率約為(

)A．12W B．15WC．120W D．150W√243題號15

3．機車以下列兩種方式啟動，且沿直線運動(設(shè)阻力不變)。方式①：機車以不變的額定功率啟動；方式②：機車的啟動功率先隨速度均勻增加，后保持額定功率不變。如圖所示給出的四個圖像中，能夠正確反映機車的速度v隨時間t變化的是(

)243題號15A．甲對應(yīng)方式①，乙對應(yīng)方式②B．乙對應(yīng)方式①，丙對應(yīng)方式②C．甲對應(yīng)方式①，丙對應(yīng)方式②D．丙對應(yīng)方式①，丁對應(yīng)方式②√243題號15243題號15B

[機車以不變的額定功率啟動時，由公式得P＝Fv，時間增大，速度v增大，P恒定時，F(xiàn)減小，對機車受力分析得F－f＝ma，F(xiàn)減小，則a減小，當F＝f時，速度不再變化，則題圖乙為機車以不變的額定功率啟動的速度時間圖像。機車以恒定牽引力啟動時，對機車受力分析得F－f＝ma，則加速度a不變，機車做勻加速直線運動，當增大到額定功率時，隨著速度的繼續(xù)增加，牽引力變小，加速度變小，做加速度減小的加速運動，當牽引力減小到和阻力相等后，機車做勻速直線運動，則題圖丙是機車的啟動功率先隨速度均勻增加，后保持額定功率不變的啟動的速度時間圖像。故選B。]4．質(zhì)量為50kg的某同學(xué)在做引體向上，從雙臂伸直到肩部與單杠同高度算1次，若他在1分鐘內(nèi)完成了12次，每次肩部上升的距離均為0.5m，重力加速度大小g＝10m/s2，則他在1分鐘內(nèi)克服重力所做的功及相應(yīng)的功率約為(

)A．250J，5W B．3000J，250WC．3000J，50W D．6000J，100W243題號15

√5．如圖所示，質(zhì)量為m＝2kg的木塊在傾角θ＝37°的固定斜面上由靜止開始下滑，木塊與斜面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2，求：(1)前2s內(nèi)重力做的功；(2)前2s內(nèi)重力的平均功率；(3)2s末重力的瞬時功率。243題號15

243題號15

243題號15[答案]

(1)48J

(2)24W

(3)48W回歸本節(jié)知識，完成以下問題：1．功率的計算有哪幾種方式？

2．平均功率與瞬時功率的區(qū)別？提示：平均功率表示物體在某段時間內(nèi)做功的平均快慢，瞬時功率表示力在某時刻做功的快慢。所以平均功率大，物體的瞬時功率不一定大。3．兩種啟動方式中如何求最大速度？

課時分層作業(yè)（十四）

1題號2345678910111213√

1題號23456789101112132．某力做的功隨時間變化的關(guān)系如圖所示，該力做功的功率為(

)A．10W

B．20WC．30W D．40W√1題號2345678910111213

√題號23456789101112131

題號23456789101112131

√題號23456789101112131

題號23456789101112131

題組二機車啟動的兩種方式5．汽車由靜止開始運動，若要使汽車在開始運動的一小段時間內(nèi)保持勻加速直線運動，則(

)A．不斷增大牽引力和牽引力的功率B．不斷減小牽引力和牽引力的功率C．保持牽引力不變，不斷增大牽引力功率D．不能判斷牽引力功率怎樣變化√題號23456789101112131C

[汽車保持勻加速直線運動，所受合力不變，其中牽引力也不變，但速度增大，牽引力的功率增大，C正確，A、B、D錯誤。]題號234567891011121316．某探測器在月面點火，順利攜帶月壤送入預(yù)定環(huán)月軌道。已知1000牛約等于1.36馬力，1馬力約等于735瓦特。該探測器以3000牛的恒定功率上升，發(fā)動機工作6分鐘做的功約為(

)A．1×104J

B．1×105JC．1×106J D．1×107J√題號23456789101112131

7．(多選)質(zhì)量為m的汽車由靜止開始以加速度a做勻加速運動，經(jīng)過時間t，汽車達到額定功率，則下列說法正確的是(

)A．a(chǎn)t是汽車額定功率下的速度最大值B．a(chǎn)t不是汽車額定功率下的速度最大值C．汽車的額定功率是ma2tD．題中所給條件求不出汽車的額定功率√題號23456789101112131√

題號234567891011121318．一輛汽車以功率P1在平直公路上勻速行駛，駕駛員突然減小油門，使汽車的功率減小為P2并繼續(xù)行駛。若整個過程中阻力恒定不變，汽車發(fā)動機的牽引力將(

)A．保持不變B．不斷減小C．突然減小，再增大，后保持不變D．突然增大，再減小，后保持不變√題號23456789101112131C

[由P1＝Fv知，當汽車以功率P1勻速行駛時，F(xiàn)＝Ff，加速度a＝0，若突然減小油門，汽車的功率由P1減小到P2，則F突然減小，整個過程中阻力Ff恒定不變，即減小油門后F＜Ff，所以汽車將減速，由P2＝Fv知，此后保持功率P2不變繼續(xù)行駛，v減小，F(xiàn)增大，當F＝Ff時，汽車不再減速，而以一較小速度勻速行駛，牽引力不再增大。故選項C正確。]題號234567891011121319．汽車在平直公路上以速度v0勻速行駛，發(fā)動機功率為P，快進入鬧市區(qū)時，司機減小了油門，使汽車的功率立即減小一半并保持該功率繼續(xù)行駛。下面四個圖像中，哪個圖像正確表示了從司機減小油門開始，汽車的速度與時間的關(guān)系(

)√題號23456789101112131A

BC

D

題號2345678910111213110．放在粗糙水平地面上的物體受到水平拉力的作用，在0～6s內(nèi)其速度與時間關(guān)系圖像和水平拉力的功率與時間關(guān)系圖像如圖甲、乙所示。下列說法正確的是(

)A．0～6s內(nèi)物體的位移大小為20mB．0～6s內(nèi)拉力做功為100JC．滑動摩擦力的大小為5ND．0～6s內(nèi)滑動摩擦力做功為－50J√題號23456789101112131

題號2