人教版高中物理必修第二冊(cè)第八章1第2課時(shí)功率課件

第2課時(shí)功率第八章

機(jī)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(rèn)真的預(yù)習(xí)，結(jié)合你對(duì)本節(jié)課的理解和認(rèn)識(shí)，請(qǐng)畫出本節(jié)課的知識(shí)邏輯體系。探究重構(gòu)·關(guān)鍵能力達(dá)成1．定義：力對(duì)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(guó)際單位制中，功率的單位是______，簡(jiǎn)稱瓦，用符號(hào)W表示。知識(shí)點(diǎn)一功率功W時(shí)間t

瓦特4．意義：功率是標(biāo)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(jī)器工作時(shí)，______對(duì)機(jī)器做功的功率。(2)輸出功率：機(jī)器對(duì)______做功的功率。(3)機(jī)械效率：η＝______。6．額定功率與實(shí)際功率(1)額定功率：機(jī)器________________允許的最大輸出功率。(2)實(shí)際功率：機(jī)器__________時(shí)的輸出功率。(3)關(guān)系：實(shí)際功率往往______額定功率。快慢外界外界

長(zhǎng)時(shí)間正常工作實(shí)際工作小于7．功率與速度(1)關(guān)系：當(dāng)一個(gè)力與物體運(yùn)動(dòng)方向在同一直線上時(shí)，這個(gè)力對(duì)物體做功的功率等于這個(gè)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(duì)應(yīng)時(shí)間t內(nèi)的平均功率。②若v是瞬時(shí)速度，則P表示該時(shí)刻的瞬時(shí)功率。(3)應(yīng)用：從P＝Fv可以看出，汽車、火車等交通工具，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率P一定時(shí)，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(shí)間內(nèi)勻速上升h高度(重力加速度為g)。【問題】(1)怎樣計(jì)算吊車t時(shí)間內(nèi)的平均功率？(2)若坦克車在相同的時(shí)間t內(nèi)，從靜止開始以加速度a勻加速上升高度h時(shí)，該過程中吊車的平均功率是多少？(3)若坦克車在相同的時(shí)間t內(nèi)，從靜止開始以加速度a勻加速上升，則t時(shí)刻瞬時(shí)功率是多少？

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

(對(duì)平均功率與瞬時(shí)功率的理解)(多選)如圖所示，定點(diǎn)投籃訓(xùn)練時(shí)，籃球兩次從出手到進(jìn)筐在空中的運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)應(yīng)a、b兩段曲線，不計(jì)空氣阻力，比較這兩次投籃，籃球沿a曲線(

)A．進(jìn)筐時(shí)重力的瞬時(shí)功率較小B．進(jìn)筐時(shí)重力的瞬時(shí)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(shí)功率的計(jì)算)質(zhì)量為m＝0.5kg的物體自由下落，不計(jì)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(duì)物體做功的平均功率P；(2)第3s末重力對(duì)物體做功的瞬時(shí)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(shí)功率的計(jì)算)跳繩是一種健身運(yùn)動(dòng)。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(shí)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(jì)阻力，請(qǐng)估算：(1)跳繩者重心上升的最大高度；(2)t0時(shí)間內(nèi)，跳繩者克服重力做功的平均功率。

規(guī)律方法

計(jì)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(shí)功率。(2)求平均功率時(shí)，應(yīng)明確是哪一段時(shí)間內(nèi)的平均功率；求瞬時(shí)功率時(shí)，應(yīng)明確是哪一時(shí)刻的瞬時(shí)功率。(3)應(yīng)該明確是哪一個(gè)力對(duì)物體做功的功率，是動(dòng)力還是阻力，是恒力還是變力等。1．兩種啟動(dòng)過程對(duì)比知識(shí)點(diǎn)二機(jī)車啟動(dòng)的兩種方式兩種方式以恒定功率啟動(dòng)以恒定加速度啟動(dòng)P-t圖像和v-t圖像兩種方式以恒定功率啟動(dòng)以恒定加速度啟動(dòng)牽引力的變化圖像兩種方式以恒定功率啟動(dòng)以恒定加速度啟動(dòng)OA段過程分析運(yùn)動(dòng)性質(zhì)加速度減小的加速直線運(yùn)動(dòng)兩種方式以恒定功率啟動(dòng)以恒定加速度啟動(dòng)AB段過程分析運(yùn)動(dòng)性質(zhì)以vm做勻速直線運(yùn)動(dòng)加速度減小的加速直線運(yùn)動(dòng)BC段—

【典例4】

(以恒定功率啟動(dòng))某汽車公司展示了最新研發(fā)的、具有百分百自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的無人駕駛技術(shù)。在一次性能測(cè)試中，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為40kW，質(zhì)量為1000kg，當(dāng)汽車在水平路面上行駛時(shí)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(dá)到的最大速度大?。?2)若汽車以額定功率啟動(dòng)，當(dāng)汽車速度為8m/s時(shí)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(dòng))(多選)一輛小汽車在水平路面上由靜止啟動(dòng)，在前5s內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，5s末達(dá)到額定功率，之后保持額定功率運(yùn)動(dòng)，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(dāng)汽車速度為20m/s時(shí)，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(dòng))如圖所示是修建高層建筑常用的塔式起重機(jī)，在起重機(jī)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(yùn)動(dòng)，加速度a＝0.2m/s2，當(dāng)起重機(jī)輸出功率達(dá)到其允許的最大值時(shí)，保持該功率直到重物做vmax＝1.2m/s的勻速運(yùn)動(dòng)，不計(jì)額外功，求：(取重力加速度g＝10m/s2)(1)重物做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，起重機(jī)的輸出功率；(2)重物做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)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(jī)允許輸出的最大功率為Pm，重物達(dá)到最大速度時(shí)，此時(shí)重物做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所受拉力F大小等于重力。由Pm＝FvmaxF＝mg可得起重機(jī)的最大輸出功率為Pm＝mgvmax＝6.0×104W。(2)勻加速運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)，起重機(jī)達(dá)到允許輸出的最大功率，設(shè)此時(shí)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(dòng)方式綜合運(yùn)用)在平直路面上運(yùn)動(dòng)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(dá)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(yùn)動(dòng)，則這一過程能維持多長(zhǎng)時(shí)間？(3)若汽車以額定功率啟動(dòng)，則汽車車速v′＝2m/s時(shí)其加速度為多大？

[答案]

(1)12m/s

(2)16s

(3)5m/s2易錯(cuò)警示

用公式P＝Fv處理機(jī)車啟動(dòng)問題時(shí)應(yīng)注意的問題(1)公式P＝Fv中的F指的是機(jī)車的牽引力，而不是合力。(2)只有機(jī)車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，牽引力F才等于它受到的阻力Ff大小。(3)機(jī)車以恒定加速度啟動(dòng)時(shí)，勻加速結(jié)束時(shí)的速度并沒有達(dá)到最終勻速運(yùn)動(dòng)的速度vm?！窘逃谩溥x例題】某同學(xué)對(duì)一輛自制小遙控車的性能進(jìn)行測(cè)試，讓小車在水平地面上由靜止開始運(yùn)動(dòng)。小車上的傳感器將小車運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)，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(dòng)機(jī)。小車的總質(zhì)量m＝1kg，整個(gè)過程中小車受到的阻力保持不變。求：(1)小車關(guān)閉電動(dòng)機(jī)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(dòng)時(shí)加速度a2的大小及牽引力的大??；(4)小車3s時(shí)速度為5m/s，此時(shí)小車加速度a3的大??；(5)0～8s內(nèi)電動(dòng)機(jī)對(duì)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(yùn)動(dòng)，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(píng)估自測(cè)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(shí)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(shí)的速度大小約為(

)A．3m/s B．6m/s

C．13m/s

D．30m/s√243題號(hào)15

2．一位質(zhì)量為60kg的同學(xué)從一樓走到五樓的時(shí)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(hào)15

3．機(jī)車以下列兩種方式啟動(dòng)，且沿直線運(yùn)動(dòng)(設(shè)阻力不變)。方式①：機(jī)車以不變的額定功率啟動(dòng)；方式②：機(jī)車的啟動(dòng)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(gè)圖像中，能夠正確反映機(jī)車的速度v隨時(shí)間t變化的是(

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

[機(jī)車以不變的額定功率啟動(dòng)時(shí)，由公式得P＝Fv，時(shí)間增大，速度v增大，P恒定時(shí)，F(xiàn)減小，對(duì)機(jī)車受力分析得F－f＝ma，F(xiàn)減小，則a減小，當(dāng)F＝f時(shí)，速度不再變化，則題圖乙為機(jī)車以不變的額定功率啟動(dòng)的速度時(shí)間圖像。機(jī)車以恒定牽引力啟動(dòng)時(shí)，對(duì)機(jī)車受力分析得F－f＝ma，則加速度a不變，機(jī)車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)增大到額定功率時(shí)，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(yùn)動(dòng)，當(dāng)牽引力減小到和阻力相等后，機(jī)車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則題圖丙是機(jī)車的啟動(dòng)功率先隨速度均勻增加，后保持額定功率不變的啟動(dòng)的速度時(shí)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(hào)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(dòng)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(shí)功率。243題號(hào)15

243題號(hào)15

243題號(hào)15[答案]

(1)48J

(2)24W

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

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

課時(shí)分層作業(yè)（十四）

1題號(hào)2345678910111213√

1題號(hào)23456789101112132．某力做的功隨時(shí)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(hào)2345678910111213

√題號(hào)23456789101112131

題號(hào)23456789101112131

√題號(hào)23456789101112131

題號(hào)23456789101112131

題組二機(jī)車啟動(dòng)的兩種方式5．汽車由靜止開始運(yùn)動(dòng)，若要使汽車在開始運(yùn)動(dòng)的一小段時(shí)間內(nèi)保持勻加速直線運(yùn)動(dòng)，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(hào)23456789101112131C

[汽車保持勻加速直線運(yùn)動(dòng)，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(cuò)誤。]題號(hào)234567891011121316．某探測(cè)器在月面點(diǎn)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(cè)器以3000牛的恒定功率上升，發(fā)動(dòng)機(jī)工作6分鐘做的功約為(

)A．1×104J

B．1×105JC．1×106J D．1×107J√題號(hào)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(yùn)動(dòng)，經(jīng)過時(shí)間t，汽車達(dá)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(hào)23456789101112131√

題號(hào)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(gè)過程中阻力恒定不變，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)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(hào)23456789101112131C

[由P1＝Fv知，當(dāng)汽車以功率P1勻速行駛時(shí)，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(gè)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(dāng)F＝Ff時(shí)，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(xiàng)C正確。]題號(hào)234567891011121319．汽車在平直公路上以速度v0勻速行駛，發(fā)動(dòng)機(jī)功率為P，快進(jìn)入鬧市區(qū)時(shí)，司機(jī)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(gè)圖像中，哪個(gè)圖像正確表示了從司機(jī)減小油門開始，汽車的速度與時(shí)間的關(guān)系(

)√題號(hào)23456789101112131A

BC

D

題號(hào)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(shí)間關(guān)系圖像和水平拉力的功率與時(shí)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(dòng)摩擦力的大小為5ND．0～6s內(nèi)滑動(dòng)摩擦力做功為－50J√題號(hào)23456789101112131

題號(hào)2