名師復(fù)習(xí)專題總復(fù)習(xí)功率與機(jī)車的啟動提高

1、學(xué)習(xí)好資料歡迎下載功率與機(jī)車的啟動編稿：周軍審稿：吳楠楠【學(xué)習(xí)目標(biāo)】W1. 理解功率的概念，能應(yīng)用功率公式P=進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算.t2. 正確理解公式 P = FvCOSa的意義，并能進(jìn)行計(jì)算和解釋有關(guān)現(xiàn)象.3. 知道什么是瞬時(shí)功率和平均功率、實(shí)際功率和額定功率，會在具體問題中計(jì)算瞬時(shí)功率和平均功率.4. 熟悉機(jī)車啟動的兩種方式。【要點(diǎn)梳理】要點(diǎn)一、功率 要點(diǎn)詮釋：1. 物理意義功率是表示做功快慢的物理量。所謂做功快慢的實(shí)質(zhì)是物體(或系統(tǒng))能量轉(zhuǎn)化的快慢。2. 功率的大小力做的功和做這些功所用時(shí)間的比值叫功率，即:P=W =FVCOS a,其中a是力與速度間的夾角 t這兩種表達(dá)形式在使用中應(yīng)注意：

2、W(1) p=是求一個(gè)力在t時(shí)間內(nèi)做功的平均功率。t(2) P= Fvcos a有兩種用法： 求某一時(shí)刻的瞬時(shí)功率。這時(shí)F是該時(shí)刻的作用力大小，V取瞬時(shí)值，對應(yīng)的 P為F在該時(shí)刻的瞬時(shí)功率； 求某一段時(shí)間內(nèi)的平均功率。當(dāng)V為某段時(shí)間(位移)內(nèi)的平均速度時(shí)，要求在這段時(shí)間(位移)內(nèi)為恒力，對應(yīng)的P為F在該段時(shí)間內(nèi)的平均功率。3. 說明(1) 功率和功一樣，它也是屬于力的。說到“功率”必須說是哪個(gè)力的功率。如：重力的功率、拉力的 功率、阻力的功率、彈力的功率等。(2) 平均功率描述的是做功的平均快慢程度，因此說平均功率必須說明是哪段時(shí)間(或哪段位移上)的平均功率。而瞬時(shí)功率描述的是做功瞬間的快慢程

3、度，因此說瞬時(shí)功率必須說明是哪個(gè)時(shí)刻(或哪個(gè)位置)的瞬時(shí)功率。在國際制單位中功率的單位是W（瓦）。1W=1J/s,1kW=10 3W(4) 率。(5)功率是標(biāo)量。功率的正負(fù)(僅由a角決定)表示是力對物體做功的功率還是物體克服外力做功的功重力的功率可表示為 PG=mgv，即重力的瞬時(shí)功率等于重力和物體在該時(shí)刻的豎直分速度之積。4.額定功率與實(shí)際功率發(fā)動機(jī)銘牌上的功率即為額定功率，它是指動力機(jī)械正常工作時(shí)的最大輸出功率; 實(shí)際功率是機(jī)械實(shí)際工作時(shí)的功率。正常工作時(shí)，機(jī)器的實(shí)際功率不應(yīng)超過它的額定功率值。要點(diǎn)二、關(guān)于汽車的運(yùn)動分析要點(diǎn)詮釋：(1) 對機(jī)車等交通工具類問題，應(yīng)明確P= F V中，P為發(fā)

4、動機(jī)的實(shí)際功率，機(jī)車正常行駛中實(shí)際功率小于或等于其額定功率；F為發(fā)動機(jī)(機(jī)車)的牽引力；V為機(jī)車的瞬時(shí)速度.(2) 機(jī)車以恒定功率啟動的運(yùn)動過程.fn慄持 = £勻速加速度逐漸減小 的變加速直線運(yùn)動勻速直線運(yùn)動故機(jī)車達(dá)到最大速度時(shí) a= 0, F =Ff , P =Fvm=FfVm，這一啟動過程的 v-t關(guān)系圖像如圖所示.(3) 機(jī)車以恒定加速度啟動的運(yùn)動過程戸不變tn'不變勻加速宜線運(yùn)動F厶tV當(dāng) F = FBia =0"達(dá)最大丿7 i定 vt=>J保持陷=#勻速加速度逐漸減小的rI顛皿動一一勻速辱婦設(shè)機(jī)車保持以加速度 a做勻加速直線運(yùn)動的時(shí)間為 t:F V

5、 = P = (Ff + ma)at = P .則t = P/a(Ff +ma)，此時(shí)速度 v = at = P/(Ff +ma).這一啟動過程的V-1關(guān)系圖像如圖所示.(1 )當(dāng)發(fā)動機(jī)的功率 P定時(shí)，牽引力與速度V成反比，即F1X-，但不能理解為 V趨于零時(shí)牽引V力F可趨近于無窮大；也不能理解為當(dāng)F趨于零時(shí)V可趨于無窮大。要受到機(jī)器構(gòu)造上的限制。(2)用P=Fv (此時(shí)cos a =1)分析汽車的運(yùn)動時(shí)，要注意條件。如果汽車啟動時(shí)可以看作勻加速直線運(yùn)動，阻力可看作大小不變的力，則汽車的牽引力F的大小不變，由P=Fu可知發(fā)動機(jī)的功率是逐漸增大的。但是當(dāng)功率達(dá)到額定功率時(shí)不再增大，由P=Fu可知

6、牽引力F將逐漸減小，即汽車啟動時(shí)做勻加速運(yùn)動的時(shí)間是有限度的。在發(fā)動機(jī)功率不變的條件下，汽車加速運(yùn)動的加速度將不斷減小?！镜湫屠}】類型一、關(guān)于平均功率和瞬時(shí)功率例1、如圖所示，質(zhì)量為 m= 2 kg的木塊在傾角0 = 37°的斜面上由靜止開始下滑，木塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為 卩=0. 5，已知：sin 37°= 0. 6, cos37°= 0. 8, g 取 10 m/s2，求：(1) 前2 s內(nèi)重力做的功.(2) 前2 s內(nèi)重力的平均功率.(3) 2 s末重力的瞬時(shí)功率.【思路點(diǎn)撥】物體只在重力作用下從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動，由運(yùn)動學(xué)知識可知，物體在 的位移

7、和物體在 2s末的速度。知道了重力、位移、速度就可以算出功和功率?！窘馕觥?1)木塊所受的合外力2s內(nèi)F 合=m gs i n-卩 mgco©=2 例(0.6©50=8)物體的加速度a=_F合m422= m/s =2m/s 2前2s內(nèi)木塊的位移sJat22Jx2x22m =4m .2所以，重力在前2s內(nèi)做的功為W =mgsin 處=2咒 E 0.6天 4J = 48J .-W 48(2)重力在前2 s內(nèi)的平均功率為P = W =24W t 2(3)木塊在 2 s 末的速度 v= at= 2X 2 m/ s= 4 m/ s.2 s 末重力的瞬時(shí)功率 P= mg sin 0 v

8、= 2X 10 x 0. 6X 4 W = 48 W.【總結(jié)升華】計(jì)算功率時(shí)要弄清所求的是瞬時(shí)功率還是平均功率，若是瞬時(shí)功率要用公式(XP = Fv COSOt計(jì)算，并注意力和速度之間的夾角舉一反三【變式1】跳繩是一種健身運(yùn)動設(shè)某運(yùn)動員的質(zhì)量是50 kg,他一分鐘跳繩180次假定在每次跳躍中，腳與地面的接觸時(shí)間占跳躍一次所需時(shí)間的2/5，則該運(yùn)動員跳繩時(shí)克服重力做功的平均功率是2W. (g 取 10m/s )【思路點(diǎn)撥】對于一些實(shí)際問題，構(gòu)建出其物理模型是解題的關(guān)鍵例如本題中為了求運(yùn)動員起跳過 程中克服重力所做的功，需先求出起跳的初速度，這就需要把運(yùn)動員在空中的運(yùn)動看做豎直上拋運(yùn)動利 用豎直上

9、拋運(yùn)動的規(guī)律求起跳初速度，從而求出h然后求起跳過程中克服重力所做的功.【答案】75【解析】由于跳繩是周期性運(yùn)動，因此我們只需分析一個(gè)周期內(nèi)的情況，找出在一個(gè)周期內(nèi)運(yùn)動員克 服重力做了多少功，即可求解.60 1跳躍的周期T =s=-s ,180331每個(gè)周期內(nèi)運(yùn)動員在空中運(yùn)動的時(shí)間h =3T =-s.55運(yùn)動員在空中可視為做豎直上拋運(yùn)動，則起跳的初速度t1 11v0 =g =-x10x m/s=1m/s,2 25每次跳躍時(shí)運(yùn)動員上升的最大高度2 h亠 2g1=m ,20所以每次跳躍時(shí)，運(yùn)動員克服重力做的功為1W = mgh = 50X 10 x j = 25J ,20故克服重力做功的平均功率為P

10、 = W = 75W .t 13【總結(jié)升華】應(yīng)該清楚運(yùn)動受跳起到h高度克服重力做功的 mgh .細(xì)致分析運(yùn)動員的一次跳繩過程,求出運(yùn)動員在空中運(yùn)動的時(shí)間t,，從而求出h是解決問題的關(guān)鍵.求平均功率的時(shí)間必須用跳繩時(shí)間即要注意求的是哪段時(shí)間內(nèi)的平均功率.【高清課程：功率例3】【變式2】質(zhì)量m=3kg的物體，在水平力間 t= 3s,(1) 力(2) 力(3) 力求：F在t=3s內(nèi)對物體做的功；F在t=3s內(nèi)對物體做功的平均功率；F在3s末對物體做功的瞬時(shí)功率。【答案】54J; 18W 36W類型二、關(guān)于汽車的運(yùn)動分析例2、( 2015大慶三模)我國自主研發(fā)的F=6N的作用下，在光滑的水平面上從靜止

11、開始運(yùn)動，運(yùn)動時(shí)C919大型客機(jī)爭取今年試飛，國人的大飛機(jī)夢有望今年圓上.若進(jìn)展順利，首飛后最快有望20XX年完成取證和交付.設(shè)計(jì)的飛機(jī)質(zhì)量m=7.5X104kg，起飛速度是80m/s.(1)若飛機(jī)起飛過程中發(fā)動機(jī)保持額定功率P=8000kW不變，起飛前瞬間加速度a1=0.4m/s2，求飛機(jī)在(2)若飛機(jī)在起飛加速滑行過程中牽引力恒為起飛前瞬間受到的阻力大小?F = 9.0 xw4 N，受到的平均阻力為f=1.5杓4 N.如果飛機(jī)在達(dá)到起飛速度的瞬間因故而停止起飛，則需立即關(guān)閉發(fā)動機(jī)且以大小為4m/s2的恒定加速度減速停下，以確保飛機(jī)不滑出跑道.大慶薩爾圖機(jī)場飛行區(qū)等級為4C等級，機(jī)場跑道長

12、2600米，是否可以安全起降國產(chǎn)大飛機(jī)?【答案】(1) 7X1O4N ; (2)不能【解析】(1)設(shè)機(jī)在起飛前瞬間牽引力大小為 Fi，受到的阻力大小fi，起飛速度Vm=80ms ,則：P =FV m牛頓第二定律得：F, -fj代入數(shù)據(jù)解得：fr<104N學(xué)習(xí)好資料歡迎下載（2）設(shè)飛機(jī)起飛過程加速度為 a2，達(dá)到起飛速度應(yīng)滑行距離為 Xi，因故減速滑行距離為X2，跑道的長度至少為x，則牛頓第二定律得：F-f=ma2由勻減速直線運(yùn)動得:2Um = 2ai X1m =2a2X2X =X1 +X2代入數(shù)據(jù)解得：X = 4000m由于 X =4000m :>2600m所以大慶薩爾圖機(jī)場不能安全起降國產(chǎn)大飛機(jī)【總結(jié)升華】（1）考查飛機(jī)以恒定功率啟動的物理情景（2）考查飛機(jī)以恒定加速度啟動時(shí)，初始階段的勻加速運(yùn)動。我們需要對這兩種啟動方式的物理情景，及推力過程，做到熟練掌握的程度?！咀兪?】（2015時(shí)間t的變化如圖所示。舉一反三 全國II高考）一汽車在平直公路上行駛。從某時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，發(fā)動機(jī)的功率假定汽車所受阻力的大小 f恒定不變。下列描述該汽車的速度 v隨時(shí)間t變化的圖像中，可能正確的是（A .D.0 n 口 rC.【解析】由圖可知，汽車先以恒定功率Pi起動，所以剛開始先做加速度減小的加速度運(yùn)動，后以更大【答案】重的(1)