高中物理功率學(xué)案3新人教版必修2

1、5.3功率學(xué)習(xí)目標(biāo): 理解功率的的概念。理解功率的公式p=wt，并能運(yùn)用其進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。正確理解公式p=fv的意義，知道什么是瞬時(shí)功率，什么是平均功率，并能用來(lái)解釋現(xiàn)象和進(jìn)行計(jì)算。能用公式p=fv討論汽車等交通工具的啟動(dòng)問題。學(xué)習(xí)重點(diǎn): 1. 功率的概念和計(jì)算公式。 2p=fv及其應(yīng)用。學(xué)習(xí)難點(diǎn): p=fv及其應(yīng)用。主要內(nèi)容:一、功率p 1功率的定義：2功率的定義式：3功率的單位：4功率是標(biāo)量。5物理意義：【例一】一臺(tái)抽水機(jī)每秒能把30kg的水抽到10m高的水塔上，不計(jì)額外功的損失，這臺(tái)抽水機(jī)的輸出功率是多大?如果保持這一輸出功率，半小時(shí)能做多少功?取g=lom/s2。二、功率的力和速度表達(dá)

2、式：p=fvcos1表達(dá)式推導(dǎo)：2式中f是對(duì)物體做功的力，v是物體的運(yùn)動(dòng)速度，是f和速度v之間的夾角。 3在f和v同向時(shí)=0，表達(dá)式為：p=fv。 三、力的平均功率和瞬時(shí)功率1平均功率 描述力在一段時(shí)間內(nèi)做功的快慢。 計(jì)算公式： p=w/t p=fvcos =o時(shí)， p=fv 應(yīng)用式計(jì)算時(shí)注意：力f必須是恒力，v為一段時(shí)間t內(nèi)的平均速度。 平均功率對(duì)應(yīng)于一段時(shí)間或一個(gè)過(guò)程，并且同一物體在不同時(shí)間段內(nèi)的平均功率一般不相同，因此說(shuō)平均功率時(shí)一定要說(shuō)明是哪一段時(shí)間內(nèi)的平均功率。 2瞬時(shí)功率 力在某一時(shí)刻的功率，對(duì)應(yīng)于物體運(yùn)動(dòng)的某一時(shí)刻或某一位置。 計(jì)算公式：p=fvcos p=fv (f與v同向時(shí))

3、 式中v表示某一時(shí)刻的瞬時(shí)速度?！纠抠|(zhì)量m=2kg的物體從距地面45m的高處自由下落，在t=-2s的時(shí)間內(nèi)重力所做的功等于多少?在這段時(shí)間內(nèi)重力做功的平均功率等于多少?在這段時(shí)間內(nèi)重力做功的平均功率等于多少？在2s末重力做功的瞬時(shí)功率等于多少? 四、額定功率和實(shí)際功率 1額定功率：指動(dòng)力機(jī)器長(zhǎng)時(shí)間正常工作時(shí)的最大輸出功率，也就是機(jī)器銘牌上的標(biāo)稱值。額定功率是動(dòng)力機(jī)器的重要性能指標(biāo)，一個(gè)動(dòng)力機(jī)器的額定功率是一定的。 2實(shí)際功率：指機(jī)器工作時(shí)實(shí)際輸出的功率。 動(dòng)力機(jī)器不一定在額定功率下工作，機(jī)器長(zhǎng)期正常工作時(shí)的實(shí)際功率總是小于或等于額定功率。實(shí)際功率不應(yīng)大于額定功率。實(shí)際功率長(zhǎng)時(shí)間大于額定功率

4、時(shí)會(huì)縮短機(jī)器使用壽命甚至?xí)p壞機(jī)器(短時(shí)間內(nèi)實(shí)際功率略大于額定功率是可以的)。 五、對(duì)公式p=fv的討論 1此公式的意義是：當(dāng)力f與物體運(yùn)動(dòng)(瞬時(shí))速度v方向一致時(shí)，力的實(shí)際瞬時(shí)功率就等于力f和運(yùn)動(dòng)速度v的乘積，對(duì)于機(jī)車(汽車、火車等交通工具或動(dòng)力裝置)，牽引力f與物體運(yùn)動(dòng)速度v一般方向一致，可用公式p=fv計(jì)算實(shí)際瞬時(shí)功率(稱牽引力的功率、發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率)，特別注意：f為機(jī)車的牽引力，并非機(jī)車所受的合力。 2當(dāng)p一定時(shí)，f1/v，即做功的力越大，其速度就越小，如：汽車在發(fā)動(dòng)機(jī)功率一定時(shí)上斜坡，司機(jī)用換擋的辦法(變速調(diào)節(jié)裝置)減小速度以獲得較大的牽引力滿足上坡的需要。 3當(dāng)速度v保持一定時(shí)，

5、pf，即做功的力越大，它的功率也越大。如：汽車從平路到上坡，若要保持速度不變，必須加大油門(控制燃油混合氣體流量多少的裝置)，增大發(fā)動(dòng)機(jī)功率以得到較大的牽引力。 4當(dāng)力f一定時(shí)，pv，即速度越大，功率越大。如：起重機(jī)吊同一貨物以不同的速度勻速上升，牽引力保持不變(大小等于物重)，起吊的速度越大，起重機(jī)的輸出功率就越大。 六、機(jī)車起動(dòng)的兩種理想模式（應(yīng)用）以恒定的功率p起動(dòng)(從靜止開始運(yùn)動(dòng))和行駛。機(jī)車以恒定加速度起動(dòng)直到以額定功率p額行駛?！纠抠|(zhì)量為20t的汽車從靜止開始在平直公路上啟動(dòng)，若其發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率為60kw，行駛中所受的阻力為自重的o1倍，則： (1)若其以額定功率啟動(dòng)，試分析其

6、啟動(dòng)過(guò)程中的速度和加速度的變化情況，并定性作出其啟動(dòng)過(guò)程中的v-t圖。 (2)若其以a=o5m/s2的加速度勻加速啟動(dòng)，試分析啟動(dòng)過(guò)程中的功率和速度的變化情況，經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間后達(dá)到額定功率?并定性作出其啟動(dòng)過(guò)程中的v-t圖。 (3)求其行駛過(guò)程中的最高速度vm【例四】質(zhì)量為m的物體沿傾角為的斜面滑至底端時(shí)的速度大小為v，此時(shí)重力的瞬時(shí)功率為( ) amgv bmgvsin cmgvcos d0【例五】設(shè)河水的阻力與船的速度成正比，當(dāng)船的速度加倍時(shí)，輪船發(fā)動(dòng)機(jī)的功率是原來(lái)的( )。a2倍 b4倍 c倍 d2倍【例六】一舉重運(yùn)動(dòng)員第一次以速度v把質(zhì)量m的杠鈴從地面勻速舉高h(yuǎn)，第二次把同樣的杠鈴以加速度

7、g2從地面勻加速舉高，當(dāng)達(dá)到高度h時(shí)的速度也為v，在這兩個(gè)過(guò)程中運(yùn)動(dòng)員對(duì)杠鈴做的功和發(fā)出的平均功率之比為多少?課堂訓(xùn)練： 1一物體從靜止開始自由下落，在第1s和第3s末，重力對(duì)物體做功的瞬時(shí)功率之比為( )。 a1：3 b3：1 c1：9 d9：12設(shè)在平直公路上以一般速度行駛的自行車，所受阻力約為車、人總重力的002倍，則騎車人的功率最接近于( ) a10-1kw b10-3kw c1kw d10kw一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的功率是lokw，用這臺(tái)電動(dòng)機(jī)勻速提升27×104kg的貨物，提升的速度是多大?取g=lom/s2。4一臺(tái)起重機(jī)勻加速地將質(zhì)量m=10×103kg的貨物豎直吊起，在

8、2s末貨物的速度v=40m/s。取g=loms2，不計(jì)額外功。求： (1)起重機(jī)在這2s時(shí)間內(nèi)的平均輸出功率。(2)起重機(jī)在2s末的瞬時(shí)輸出功率。課后作業(yè)：1某汽車的額定功率為p，在很長(zhǎng)的水平直路上從靜止開始行駛，則下列說(shuō)法正確的是( ) a汽車在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)都可以維持足夠大的加速度而作勻加速直線運(yùn)動(dòng)。 b汽車可以保持一段時(shí)間內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。 c任何一段時(shí)間內(nèi)汽車都不可能做勻加速運(yùn)動(dòng)。 d若汽車開始做勻加速運(yùn)動(dòng)，則汽車剛達(dá)到額定功率p時(shí)，速度亦達(dá)到最大值。2關(guān)于功率的以下說(shuō)法中正確的是（ ）a根據(jù)p=w/t可知，機(jī)械做功越多，其功率越大。 b根據(jù)p=fv可知，汽車的牽引力一定與速率成反比。

9、c根據(jù)p=w/t可知，只要知道ts內(nèi)機(jī)械所做的功，就可以求得這段時(shí)間內(nèi)任一時(shí)刻的功率。 d由p=fv可知，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)功率一定時(shí)，交通工具的牽引力與運(yùn)動(dòng)速率成反比。3.一輛汽車以速率v1沿一略傾斜的坡路向上勻速行駛，若保持發(fā)動(dòng)機(jī)功率不變，沿此坡路向下行駛的速率為v2，若汽車以同樣的功率在水平路面勻速行駛時(shí)，假設(shè)汽車所受的摩擦阻力不變，其車速是( )。a b (vl+v2)2 c2v1v2(vl+v2) dv1v2(vl+v2)4一架自動(dòng)扶梯以恒定的速率vl運(yùn)送乘客上同一層樓，某乘客第一次站在扶梯不動(dòng)，第二次相對(duì)于扶梯的速率v2勻速上走，兩次扶梯運(yùn)客所做的功分別是w1和w2；牽引力功率分別是p1和p

10、2，則（ ）aw1w2，p1p2 bw1w2，p1p2 cw1w2，p1p2 dw1w2，p1p25在同一高度處，將兩個(gè)質(zhì)量相同的物體a和b，分別以相同的動(dòng)能沿豎直向上和水平方向拋出，不計(jì)空氣阻力，在它們落到同一高度的過(guò)程中，重力的平均功率分別為pa和pb，則它們的大小關(guān)系為 （ ） apa=pb bpapb cpapb d條件不足，無(wú)法判斷6在同一高度，把三個(gè)質(zhì)量相同的球a，b，c分別以相等的速率豎直上拋，豎直下拋和平拋，它們都落到同一水平地面上，則三個(gè)球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，重力對(duì)它們做的功分別為wa，wb，wc，重力的平均功率分別為pa，pb，pc，則它們的大小關(guān)系為（ ）wawb=wc，pap

11、b=pc bwa=wb=wc，pa=pb=pccwa=wb=wc，papbpc dwawbwc，papbpc7物體在水平恒力f作用下，由靜止起沿水平面由a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)了sm到達(dá)b點(diǎn)，則當(dāng)（ ） a水平面光滑時(shí)，力f對(duì)物體做功的平均功率較大。 b水平面不光滑時(shí)，力f對(duì)物體做功的平均功率較大。 c水平面光滑時(shí)，力f在b點(diǎn)的即時(shí)功率較大。 d水平面不光滑時(shí)，力f在b點(diǎn)的即時(shí)功率較大。8一個(gè)質(zhì)量為m的物體，在幾個(gè)與水平面平行的力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，某時(shí)刻將其中一個(gè)力f增大到4f而其他力不變，經(jīng)過(guò)t秒時(shí)，該力的瞬時(shí)功率是( ) a12 f2tm b9f2tm c6f2tm d4 f2tm 9貨輪拖曳駁船所需的

12、力與其速率成正比，當(dāng)拖曳速率為lokmh，所需功率為20kw，則速度減為5kmh時(shí)所需功率為（ ） a5kw blokw c20kw d40kw10一臺(tái)拖拉機(jī)的額定功率為15×104w,運(yùn)動(dòng)中阻力為10 ×103n，它的最大行駛速度可達(dá)_ms，如果它以5ms的速率勻速行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)消耗的實(shí)際功率為多大?11質(zhì)量為2kg的物體放在摩擦因數(shù)為05的水平地面上，對(duì)物體施加一個(gè)大小為10n，與地面成37°角的拉力，使物體從靜止出發(fā)移動(dòng)5m。在這個(gè)過(guò)程中，拉力對(duì)物體做功_，摩擦力對(duì)物體做功_；在2s末時(shí)拉力的瞬時(shí)功率為_(sin37°=06，cos37°=0.8)。12一物體在推力f作用下克服恒定的阻力運(yùn)動(dòng)，其v-t圖和f-s圖如圖所示。則在第1個(gè)5s、第2個(gè)5s、第3個(gè)5s內(nèi)推力f對(duì)物體做的功w1=_、w2=_、w3=_；在15s內(nèi)阻力共做功wf=_；力f的最大瞬時(shí)功率為_，15s內(nèi)f的平均功率為_。13質(zhì)量為m的汽車在平直路面上行駛，若汽車開行時(shí)功率恒為p，勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)速率為v1，當(dāng)汽車以速率v2(v2<v1)行駛時(shí)，其加速度為_。14.質(zhì)量為m=2000kg的汽車，發(fā)動(dòng)機(jī)功率p=30kw，在水平路面上能以v=15ms的最大