2019版人教物理必修二同步配套课件：第七章 机械能守恒定律 7.3 .ppt

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1、3.功率,自我检测,自主阅读,一、功率1.定义:功W跟完成这些功所用时间t的比值叫功率。即。2.单位:瓦特,简称瓦,符号是W。3.标矢性:功率是标量。4.物理意义:是表示做功快慢的物理量。,5.额定功率:发动机正常工作时输出的最大功率。6.实际功率:发动机实际工作时的输出功率。7.为了保证机械的安全,工作时尽量使P实P额。,自我检测,自主阅读,二、功率与速度1.功率与速度关系式:P=Fv(F与v方向相同)。,2.推导:如图所示,物体在水平向右的力F作用下向右以速度v做匀速直线运动,力F的功率推导如下。,3.应用:由功率速度关系式知,汽车、火车等交通工具和各种起重机械,当发动机的功率P一定时,牵

2、引力F与速度v成反比,要增大牵引力,就要减小速度。,自我检测,自主阅读,正误辨析(1)功率大,做功一定多。()解析:功率与做功多少没有必然联系,功率大,做功不一定多,但做功一定快。答案:(2)由公式P=Fv可知,功率P一定与速率v成正比。()解析:公式中的三个量,只有在其中一个量不变的情况下,才能判断其他两个量的关系。答案:,自我检测,自主阅读,(3)发动机不能在实际功率等于额定功率情况下长时间工作。()解析:发动机可以在实际功率小于或等于额定功率情况下长时间工作,为避免发动机受到损害,应避免它在实际功率大于额定功率状态下长时间工作。答案:(4)汽车爬坡时,常常换用低速挡,以增大牵引力。()解

3、析:汽车在上坡时需要更大的牵引力,而发动机的额定功率是一定的,由P=Fv可知,换用低速挡的目的是减小速度,从而增大牵引力。答案:,探究一,探究二,情景导引建筑工地上有三台起重机将重物吊起,下表是它们的工作情况记录:,探究一,探究二,(1)三台起重机哪台做功最多?(2)哪台做功快?怎样比较它们做功的快慢呢?,要点提示(1)三台起重机分别做功3.2104J、4.8104J、3.2104J,所以B做功最多。(2)B做功快,A、C做功相同,A做功用的时间短,A做功较快;A、B做功时间相同,B做功多,B做功快;一般情况下,可以用功与所用时间的比值表示做功的快慢。,探究一,探究二,知识归纳,探究一,探究二

4、,2.公式P=Fv中三个量的制约关系:画龙点睛P=Fv可以理解为“某力的功率等于力与在力方向上速度的乘积”,也可以理解为“某力的功率等于速度与在速度方向上此力的分力之积”。,探究一,探究二,典例剖析【例1】如图所示,质量为m=2kg的木块在倾角=37的斜面上由静止开始下滑,木块与斜面间的动摩擦因数为=0.5,已知:sin37=0.6,cos37=0.8,g取10m/s2。求:(1)前2s内重力做的功。(2)前2s内重力的平均功率。(3)2s末重力的瞬时功率。,探究一,探究二,解析:(1)木块所受的合外力F合=mgsin-mgcos=mg(sin-cos)=210(0.6-0.50.8)N=4N

5、(3)木块在2s末的速度v=at=22m/s=4m/s2s末重力的瞬时功率P=mgvsin=21040.6W=48W。答案:(1)48J(2)24W(3)48W,所以,重力在前2s内做的功为W=mglsin=21040.6J=48J。,探究一,探究二,规律方法求解功率时应该注意的问题(1)首先要明确是求哪个力的功率,汽车的功率是指汽车牵引力的功率,起重机的功率是指起重机钢丝绳拉力的功率。(2)若求平均功率,需明确是哪段时间内的平均功率,可由公式(3)若求瞬时功率,需明确是哪一时刻或哪一位置,应用公式P=Fv,如果F、v不同向,则投影到相同方向再计算。,探究一,探究二,变式训练1从空中以40m/

6、s的初速度平抛一重为10N的物体,物体在空中运动3s落地,不计空气阻力,g取10m/s2,则物体落地前瞬间,重力的瞬时功率为()A.300WB.400WC.500WD.700W解析:物体落地瞬间vy=gt=30m/s,所以PG=Gvy=300W,故A正确。答案:A,探究一,探究二,情景导引汽车以不同的方式启动,一次保持发动机的功率不变,一次保持加速度不变,请思考:(1)发动机的功率不变时,汽车的加速度能否保持不变?(2)汽车的加速度不变时,发动机的功率能否保持不变?要点提示(1)根据P=Fv,功率不变,速度增大时,牵引力必定减小,由牛顿第二定律可知,汽车的加速度减小。(2)加速度不变,则牵引力

7、不变,由P=Fv可知,随着速度的增大,发动机的功率不断增大。,机车启动的两种方式,探究一,探究二,知识归纳1.机车以恒定功率启动(1)运动过程分析:(2)运动过程的v-t关系图象如图所示:,探究一,探究二,探究一,探究二,2.机车以恒定加速度启动(1)运动过程分析:,探究一,探究二,(2)运动过程的v-t关系图象如图所示:(3)特点:当实际功率小于额定功率时做匀加速直线运动;当达到额定功率后做加速度减小的变加速运动,当加速度为零时达到最大速度。,探究一,探究二,3.机车启动过程中几个物理量的求法,画龙点睛1.在P=Fv中因为P为机车牵引力的功率,所以对应的F是牵引力,并非合力。,典例剖析【例2

8、】在水平路面上运动的汽车的额定功率为100kW,质量为10t,设阻力恒定,且为车重的。(g取10m/s2)求:(1)汽车在运动过程中所能达到的最大速度。(2)若汽车以0.5m/s2的加速度从静止开始做匀加速直线运动,这一过程能维持多长时间?(3)若汽车以不变的额定功率从静止启动后,当汽车的加速度为2m/s2时,速度多大?,探究一,探究二,探究一,探究二,解析:(1)当汽车速度最大时,a1=0,F1=Ff,P=P额,(2)汽车从静止开始做匀加速直线运动的过程中,a2不变,v变大,P也变大,当P=P额时,此过程结束。F2=Ff+ma2=(0.110410+1040.5)N=1.5104N,答案:(

9、1)10m/s(2)13.3s(3)3.3m/s,探究一,探究二,规律方法用公式P=Fv处理机车启动问题时应注意的问题(1)公式P=Fv中的F指的是机车的牵引力,而不是合外力。(2)只有机车匀速运动时,牵引力F才等于它受到的阻力Ff大小。(3)机车以恒定加速度启动时,匀加速结束时的速度并没有达到最终匀速运动的速度vmax。,探究一,探究二,变式训练2一辆质量为2.0103kg的汽车以额定功率P0=6.0104W在水平公路上行驶,汽车受到的阻力为一定值,在某时刻汽车的速度为v1=20m/s,加速度为a1=0.50m/s2,求:(g取10m/s2)(1)汽车所能达到的最大速度vmax是多大?(2)

10、若汽车从静止开始做匀加速直线运动(不是额定功率行驶),加速度大小为a2=1.0m/s2,则这一过程能维持多长时间?,探究一,探究二,解析:(1)汽车以额定功率P0行驶,速度为v1时,有F1-F阻=ma1,P0=F1v1将数据代入中,解得F阻=2.0103N,vmax=30m/s。(2)汽车由静止启动后,随着速度的增大,牵引力的功率逐渐变大,当功率达到额定功率时,机车达到匀加速直线运动所能达到的最大速度v2,设此过程中机车的牵引力为F2,由牛顿第二定律得F2-F阻=ma2,又P0=F2v2,v2=a2t联立解得v2=15m/s,t=15s。答案:(1)30m/s(2)15s,1,2,3,4,1.

11、下列关于功率的说法正确的是()A.力对物体做的功越多,功率就越大B.做功时间短的机械,功率大C.完成相同的功,用的时间越长,功率越大D.功率大的机械在单位时间内做的功会更多解析:功率与做功多少没有必然的联系,选项A、B错误;完成相同的功,用时越长,功率越小,选项C错误;故选D。答案:D,1,2,3,4,2.一质量为m的木块静止在光滑的水平面上,从t=0开始,将一个大小为F的水平恒力作用在该木块上,在t=T时刻F的功率是()答案:B,1,2,3,4,3.如图所示,在光滑的水平面上放着一个质量为10kg的木箱,拉力F与水平方向成60角,F=2N。木箱从静止开始运动,4s末拉力的瞬时功率为()A.0

12、.2WB.0.4WC.0.8WD.1.6W解析:木箱的加速度=0.1m/s2,4s末的速度v=at=0.4m/s,则瞬时功率P=Fvcos=0.4W,B正确。答案:B,4.“氢气型”电动汽车利用氢气和氧气直接反应生成水,对环境没有污染。其发动机的额定功率为24kW,汽车连同驾乘人员总质量为m=2t,在水平路面上行驶时受到的阻力是800N,求:(1)汽车在额定功率下匀速行驶的速度。(2)汽车在额定功率下行驶时,速度为20m/s时的加速度。解析:(1)汽车匀速行驶时,机车牵引力等于阻力,F=Ff,又P=Fv,代入数据得v=30m/s。(2)设v1=20m/s时机车牵引力为F1,则P=F1v1根据牛顿第二定律F1-Ff=ma,代入数据得a=0.2m/s2。答案:(1)30m/s(2)0.2m/s2,1,2,3,4,