人教版物理必修二73-功率.ppt

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1、 例例1、把把1吨的货物匀速提到预定的高度吨的货物匀速提到预定的高度。起重机甲在。起重机甲在 1min 内完成；起重机乙在内完成；起重机乙在 30s 内完成。内完成。 1、这两个起重机对货物做功的大小有什、这两个起重机对货物做功的大小有什么关系？么关系？ 2、这两个起重机做功的快慢有什么关系、这两个起重机做功的快慢有什么关系？ 3、你是怎么比较它们做功快慢的？、你是怎么比较它们做功快慢的？ 做功相同，时间越短，做功越快做功相同，时间越短，做功越快 相同相同乙比甲快乙比甲快 例例2 2、起重机甲在起重机甲在 30s 30s 内把内把1 1吨的货物匀速吨的货物匀速提高了提高了10m10m；起重机乙

2、在；起重机乙在 30s 30s 内把内把1 1吨的货吨的货物匀速提高了物匀速提高了5m5m。 1 1、这两个起重机对货物做功的大小有什么、这两个起重机对货物做功的大小有什么关系？关系？ 2 2、这两个起重机做功的快慢有什么关系、这两个起重机做功的快慢有什么关系？ 3 3、你是怎么比较它们做功快慢的？、你是怎么比较它们做功快慢的？ 时间相同，做的功越多，做功越快时间相同，做的功越多，做功越快甲大于乙甲大于乙甲比乙快甲比乙快 2、单位：在国际单位制中，功率的单位是、单位：在国际单位制中，功率的单位是瓦特瓦特，简称，简称瓦瓦，符号是，符号是W，1W1J/s 技术上常用千瓦（技术上常用千瓦（kW）作为

3、功率的单）作为功率的单位，位，1kW1000W。 1、定义：功跟完成这些功所用时间的比值，、定义：功跟完成这些功所用时间的比值，叫做功率。叫做功率。 3、物理意义：反映力对物体、物理意义：反映力对物体做功的快慢做功的快慢。PtW比值法比值法还有哪些学过的还有哪些学过的物理量也是用比物理量也是用比值法定义的？值法定义的？4、功率是、功率是标量标量1 1、额定功率：是指机器、额定功率：是指机器正常工作时的正常工作时的最大输出功率最大输出功率，也就是机器铭牌上的，也就是机器铭牌上的标称值。标称值。2 2、实际功率：是指机器在工作中、实际功率：是指机器在工作中实际实际输出的功率输出的功率。3 3、注意

4、：机器不一定在额定功率下工、注意：机器不一定在额定功率下工作，机器正常工作时实际功率总是小作，机器正常工作时实际功率总是小于或等于额定功率，机器只能在短暂于或等于额定功率，机器只能在短暂时间内实际功率略大于额定功率，但时间内实际功率略大于额定功率，但不允许长时间超过额定功率。不允许长时间超过额定功率。 即使是同一个力做功，做功的功率也可即使是同一个力做功，做功的功率也可能是变化的，在一段时间内力对物体做能是变化的，在一段时间内力对物体做功的功率，实际上是这段时间内力对物功的功率，实际上是这段时间内力对物体做功的平均功率。体做功的平均功率。平均功率：描述在一段时间内做功的平平均功率：描述在一段时

5、间内做功的平均快慢均快慢瞬时功率：表示在某一时刻做功的快慢瞬时功率：表示在某一时刻做功的快慢PtW当当 t 很短很短很短很短时，此式表示时，此式表示瞬时功率瞬时功率当当 t 表示一段表示一段时间时，此式时间时，此式表示平均功率表示平均功率一个物体在水平恒力F的作用下，以速度v匀速直线运动了一段时间t，试求这段时间t内恒力F做功的功率?WFSWPtFSPtPFvSvtFvFtPFv思思 考考 讨讨 论论 当力当力F 和位移和位移s之间有一夹角之间有一夹角时时，如何表示功率？，如何表示功率？P=FvcosWFscosPtWPFvcosPtFscosvFv1v2FvF2F1PvFcosPFvcosv

6、tSPF v cos若若v表示瞬时速度，表示瞬时速度，则则P 表示瞬时功率表示瞬时功率若若 v表示平均表示平均速度，则速度，则P 表表示平均功率示平均功率对于公式对于公式 P = F v1、当当P 一定时，一定时，F 和和 v 有什么关系？有什么关系？2、当、当F 一定时，一定时，P 和和 v 有什么关系？有什么关系？3、当、当v 一定时，一定时，F 和和 P 有什么关系？有什么关系？当当F与与v同方同方向时（向时（0），），PFv2 2、定义式：、定义式： PtW1 1、物理意义：表示做功快慢的物理量、物理意义：表示做功快慢的物理量3、计算式：、计算式：P = F v cos该式一般用于求该

7、式一般用于求平均功率平均功率4 4、单位：在国际单位制中、单位：在国际单位制中 瓦特瓦特 W该式用于求该式用于求瞬时功率、平均功率瞬时功率、平均功率例例3 3、质量为质量为5kg5kg的物体，从的物体，从100m100m高处自由高处自由下落，不计空气阻力。（下落，不计空气阻力。（g=10m/sg=10m/s2 2）求：）求：（1 1）在下落前）在下落前3s3s内重力对物体做功是多少？内重力对物体做功是多少？（2 2）前）前3s3s内重力的平均功率是多少？内重力的平均功率是多少？（3 3）第）第3 3秒末重力对物体做功的瞬时功率秒末重力对物体做功的瞬时功率是多少？是多少？(4)(4)若该物体仍从

8、若该物体仍从100m100m高处，以高处，以v v0 0=10m/s=10m/s的的 速度水平抛出，上述问题结果如何？速度水平抛出，上述问题结果如何？ 2004年年9月月26日中国日中国上海承办上海承办F1方程式赛车比赛。喜欢赛车的方程式赛车比赛。喜欢赛车的同学有没有注意到这样的细节，同学有没有注意到这样的细节，如果有的车辆上装了摄像机，那如果有的车辆上装了摄像机，那么没装的赛车上也要加载与摄像么没装的赛车上也要加载与摄像机同质量的配重。以保证比赛的机同质量的配重。以保证比赛的公平性。公平性。为什么汽车上为什么汽车上坡速度要比在坡速度要比在平地上行驶的平地上行驶的速度小得多呢速度小得多呢？ 当

9、机械发动机的功率一定时，当机械发动机的功率一定时，牵引力与速度成反比，所以可牵引力与速度成反比，所以可以通过减小速度来增大牵引力，以通过减小速度来增大牵引力，也可以通过减小牵引力来提高也可以通过减小牵引力来提高速度。速度。 思考思考2.2.为什么同样一辆机动车，满载时的行驶速度一般比为什么同样一辆机动车，满载时的行驶速度一般比空载时小得多？空载时小得多？ 当机械发动机的功率一定时，速度与牵引力成反比，当机械发动机的功率一定时，速度与牵引力成反比，满载时的牵引力大于空载时的牵引力，所以满载时的速度满载时的牵引力大于空载时的牵引力，所以满载时的速度比空载时的速度小得多。比空载时的速度小得多。 在公

10、式在公式P=FvP=Fv中，中，P P保持不变时，是否可将保持不变时，是否可将作用力无限地减小，以使运动物体的速度作用力无限地减小，以使运动物体的速度无限地增大。你认为在实际中可能做到吗？无限地增大。你认为在实际中可能做到吗？ 根据根据a=a=（F-fF-f）/m/m，而，而f f不可能无限小，当不可能无限小，当F=fF=f时，时，加速度加速度a=0a=0，速度，速度v v不再增加，即达到最大速度，从不再增加，即达到最大速度，从而以此速度做匀速运动，所以速度不可能无限增大。而以此速度做匀速运动，所以速度不可能无限增大。(1)(1)某同学骑电动自行车某同学骑电动自行车, ,在松软的沙在松软的沙地

11、里地里, ,需要克服较大的阻力需要克服较大的阻力, ,原因是什原因是什么么? ? 如在平坦的柏油路上骑如在平坦的柏油路上骑, ,需要克服需要克服的阻力就小的阻力就小, ,又是何原因又是何原因? ? 同一个人同一个人, ,爬同一个山坡爬同一个山坡, ,都是发挥都是发挥最大功率时最大功率时, ,负重爬山要比空身爬山负重爬山要比空身爬山的速度小还是大的速度小还是大? ?一些常见机械做功的功率：一些常见机械做功的功率：(1)(1)汽车发动机：汽车发动机：5x105x104 415x1015x104 4WW(2)(2)摩托车约为：摩托车约为：2x102x103 3W W (3)(3)喷气客机：喷气客机：

12、2x102x108 8WW(4)(4)火箭：火箭：1x101x101313WW(5)(5)万吨巨轮：万吨巨轮：10106 6WW当当a=0 v=va=0 v=vm mv vm m=P=P额额/F/F牵牵 =P=P额额/F/F阻阻P=PP=P额额不变，不变，v v加速度减小的加速运动加速度减小的加速运动匀速运动匀速运动F F阻阻F F牵牵A B CA B Cv vA A= 0= 0v vC C= v= vm m1.1.汽车以恒定功率启动汽车以恒定功率启动F牵牵F FN NG GF阻阻F F阻阻F F牵牵F F牵牵F F阻阻注：注：F F阻阻一定，一定，P=FP=F牵牵v v F F牵牵-F-F阻

13、阻=ma =ma F F牵牵 a a注：注：机车以恒定功率启动的机车以恒定功率启动的v-tv-t图象如下所示：图象如下所示： 先做加速度逐渐减小的变加速直线运动，最终以最大先做加速度逐渐减小的变加速直线运动，最终以最大速度做匀速直线运动。速度做匀速直线运动。v vm mF阻阻P P额额v vt t0 0v vm mA AC C匀加速运动匀加速运动匀速运动匀速运动A BA Bv vB B= P= P额额/F/F牵牵v vA A=0=0v vC C=v=vm mF F牵牵不不变变2.2.汽车以恒定加速度启动汽车以恒定加速度启动C CF F阻阻F F阻阻F F阻阻F F牵牵F F牵牵F F牵牵注：注

14、：F F阻阻一定，一定，P=FP=F牵牵v v F F牵牵-F-F阻阻=ma =ma F牵牵F FN NG GF阻阻PPa a不不变变v v 当当P=PP=P额额时时 v v 当当a=0 v=va=0 v=vm mv vm m=P=P额额/F/F牵牵 =P=P额额/F/F阻阻F F牵牵 a a a a 的加速运动的加速运动v vt t0 0v vm m注：注：机车以恒定加速度启动的机车以恒定加速度启动的v vt t图象如下所示图象如下所示: : 先做匀加速直线运动，再做加速度逐渐减小的先做匀加速直线运动，再做加速度逐渐减小的变加速直线运动，最终以最大速度变加速直线运动，最终以最大速度 做匀做匀

15、速直线运动。速直线运动。v vm m F F阻阻P P额额v vB B= P= P额额/F/F牵牵A AB BC C1.1.下列关于汽车运动的论述，不正确的是下列关于汽车运动的论述，不正确的是( )( )A.A.汽车以额定功率启动后做变加速运动，速度、加速度汽车以额定功率启动后做变加速运动，速度、加速度均逐渐增大均逐渐增大B.B.汽车以额定功率启动后做变加速运动，速度逐渐增大，汽车以额定功率启动后做变加速运动，速度逐渐增大，加速度逐渐减小，加速度为加速度逐渐减小，加速度为0 0时，速度最大时，速度最大C.C.汽车匀速行驶时最大允许速度受发动机额定功率的限汽车匀速行驶时最大允许速度受发动机额定功

16、率的限制，要提高最大允许速度，必须增大发动机的额定功率制，要提高最大允许速度，必须增大发动机的额定功率D.D.汽车在水平路面上以额定功率汽车在水平路面上以额定功率P P行驶，当牵引力行驶，当牵引力F F与阻与阻力力f f平衡时，汽车的最大速度平衡时，汽车的最大速度v vm m=P/f=P/fA A2 2、汽车发动机的额定功率、汽车发动机的额定功率P=60KWP=60KW，汽车质量，汽车质量m=5.0m=5.0103kg,103kg,汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重0.10.1倍，倍，求：求： （1 1）汽车保持额定功率从静止起动后能达到的最大）汽车保持额定功

17、率从静止起动后能达到的最大速度是多少？速度是多少？ （2 2）汽车从静止开始，保持）汽车从静止开始，保持a=0.5m/s2a=0.5m/s2的加速度作匀的加速度作匀加速直线运动，这一过程维持多长时间？加速直线运动，这一过程维持多长时间？解解:(1)当汽车达到最大速度时，当汽车达到最大速度时，a=0,此时此时F=f=mg,而而P=FVm,所以所以Vm=P/mg=12m/s.(2)匀加速运动的加速度匀加速运动的加速度a=(F-mg)/m,设保持匀加速时间为设保持匀加速时间为t0，匀加速能达到的最大速度为，匀加速能达到的最大速度为Vm，则此时则此时Vm=at0,P=FVm,解得解得t0=16s.3.

18、3.假定额定功率假定额定功率80 kW80 kW的汽车，在平直的公路上行的汽车，在平直的公路上行驶的最大速度为驶的最大速度为20 m/s20 m/s，汽车质量为，汽车质量为2 2103 kg103 kg，如果汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度为如果汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度为2 m/s22 m/s2，运动过程中阻力不变，求：，运动过程中阻力不变，求：(1)(1)汽车所受的恒定阻力大小；汽车所受的恒定阻力大小；(2)(2)汽车匀加速运动的最长时间汽车匀加速运动的最长时间. .(3)3 s(3)3 s末汽车的瞬时功率多大？末汽车的瞬时功率多大？(4)(4)速度为速度为16 m/s1

19、6 m/s时汽车的加速度多大？时汽车的加速度多大？答案：答案：(1)4(1)410103 3 N N (2)5 s(2)5 s(3)48 kW (3)48 kW (4)0.5 m/s(4)0.5 m/s2 2【解析解析】(1)(1)当汽车达到最大速度时当汽车达到最大速度时,F=F,F=Ff f, ,则则:P:P额额=F=Ff fv vm m解得解得: :33fmP80 10F N4 10 Nv20额33P80 10v m /s10 m /sF8 10额v10t s5 sa2(4)16 m/s10 m/s.(4)16 m/s10 m/s.此时汽车发动机的功率已为额定功率，此时汽车发动机的功率已为

20、额定功率，牵引力为：牵引力为：所以汽车的加速度为：所以汽车的加速度为： =0.5 m/s =0.5 m/s2 2(2)(2)在匀加速阶段，由牛顿第二定律得：在匀加速阶段，由牛顿第二定律得：F-FF-Ff f=ma=ma解得解得: F=F: F=Ff f+ma=(4+ma=(410103 3+2+210103 32) N=82) N=810103 3 N N当汽车达到额定功率时当汽车达到额定功率时:P:P额额=Fv =Fv 解得解得: :匀加速运动的时间为匀加速运动的时间为: :(3)(3)汽车匀加速运动的时间为汽车匀加速运动的时间为5 s5 s，3 s3 s末汽车处于匀加速阶段末汽车处于匀加速

21、阶段, ,则则: :t=3 st=3 s时时,v=at=2,v=at=23 m/s=6 m/s3 m/s=6 m/sP=Fv=8P=Fv=810103 36 W=48 kW6 W=48 kW3P80 000F N5 10 Nv16 额333Ff5 104 10am2 10 （1 1）由题意得：）由题意得：m=5000kg, P=9.0m=5000kg, P=9.010104 4 W W F F阻阻=kmg=0.05=kmg=0.055000500010N=2.510N=2.510103 3N N 根据：根据：P P额额=F=F阻阻v vm m 得得:v:vm m=P=P额额F F阻阻 =9.0

22、=9.010104 42.52.510103 3 m/s=36 m/sm/s=36 m/svt01vmv1ta2t【解析解析】4.4.质量为质量为5t5t的汽车的汽车, ,额定功率为额定功率为P=90kW,P=90kW,设汽车运动设汽车运动时阻力恒为车重的时阻力恒为车重的0.050.05倍。倍。（1 1）求汽车沿水平道路行驶的最大速度）求汽车沿水平道路行驶的最大速度? ?（2 2）设汽车由静止起沿水平道路做匀加速直线运动）设汽车由静止起沿水平道路做匀加速直线运动, ,加速度加速度a=0.4m/s2,a=0.4m/s2,求汽车维持这一加速度行驶的最求汽车维持这一加速度行驶的最长时间？长时间？(g

23、=10m/s2)(g=10m/s2)根据牛顿第二定律有根据牛顿第二定律有: F: F牵牵F F阻阻=ma =ma F F牵牵=F=F阻阻+ma=4.5+ma=4.510103 3N N 匀加速运动完毕时有匀加速运动完毕时有:P=P:P=P额额 根据：根据：P P额额=F=F牵牵v v 得：得：v=Pv=P额额F F牵牵=9.0=9.010104 4 4.54.510103 3m/s=20m/sm/s=20m/s（2 2）汽车做匀加速直线运动完毕时）汽车做匀加速直线运动完毕时, ,功率达到最大输出功率功率达到最大输出功率, ,即额定功率即额定功率根据：根据：v=at v=at 得：得：t=vt=

24、va=50sa=50s错误解法错误解法:v:vm m=at t=v=at t=vm ma=90s a=90s 5 5、汽车、汽车在水平直线公路上行驶，额定功率为在水平直线公路上行驶，额定功率为Pe=80 kW，汽车行驶过程中所受阻力恒为，汽车行驶过程中所受阻力恒为f=2.5103 N，汽车的质量，汽车的质量M=2.0103 kg。若汽。若汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度的大车从静止开始做匀加速直线运动，加速度的大小为小为a=1.0 m/s2，汽车达到额定功率后，保持，汽车达到额定功率后，保持额定功率不变继续行驶。额定功率不变继续行驶。求：（求：（1）汽车在整个运动过程中所能达到的最）汽车

25、在整个运动过程中所能达到的最大速度；大速度； （2）20 s末汽车的瞬时功率；末汽车的瞬时功率； （3）当汽车的速度为）当汽车的速度为5 m/s时的瞬时功率；时的瞬时功率； （4）当汽车的速度为）当汽车的速度为20 m/s时的加速度时的加速度。6、人的心脏每跳一次大约输送、人的心脏每跳一次大约输送810-5 m3的血液，正常人血压的血液，正常人血压（可看做心脏压送血液的压强）的平均值约为（可看做心脏压送血液的压强）的平均值约为1.5104 Pa，心跳，心跳约每分钟约每分钟70次，据此估测心脏工作的平均功率为次，据此估测心脏工作的平均功率为 W7、跳绳是一种健身运动，设某运动员的质量是、跳绳是一

26、种健身运动，设某运动员的质量是50 kg ，1 min 跳绳跳绳180 次假定在每次的跳跃中，脚与地面的接触时间为跳次假定在每次的跳跃中，脚与地面的接触时间为跳跃一次所需时间的跃一次所需时间的2/5，求该运动员跳绳时克服重力做功的平，求该运动员跳绳时克服重力做功的平均功率（取均功率（取g=10 m/s2）8、如图所示、如图所示,演员正用三个鸡蛋进行杂技表演鸡蛋从左演员正用三个鸡蛋进行杂技表演鸡蛋从左手运动到右手的时间大约为手运动到右手的时间大约为0.8秒秒.由图可估算出他将抛鸡由图可估算出他将抛鸡蛋的平均功率最接近于（）蛋的平均功率最接近于（）A.0.5W B.1.5W C.2.5W D.3.

27、5W鸡蛋从左手运动到右手的时间大约为鸡蛋从左手运动到右手的时间大约为0.8秒秒,所以每个鸡蛋上升的时间为所以每个鸡蛋上升的时间为0.4s 上升高度上升高度h=1/2gt2=0.8m,两个鸡蛋大约重两个鸡蛋大约重1N,所以所以3个鸡蛋重个鸡蛋重1.5N,上升上升0.8m,演员做功演员做功1.5X0.8J=1.2J,故平均功率故平均功率P=1.2/0.8W=1.5W9、如图质量为、如图质量为m的汽车在水平路面上启动，的汽车在水平路面上启动，运动过程中的速度图象，运动过程中的速度图象，Oa为过原点的倾为过原点的倾斜直线，斜直线，ab段表示以额定功率行驶时的加段表示以额定功率行驶时的加速阶段，速阶段，

28、bc段是与段是与ab段相切的水平直线，段相切的水平直线，则下述说法正确的是（则下述说法正确的是（ BC ）A. t1t2时间内汽车牵引力做功为时间内汽车牵引力做功为 B. 0t1时间内汽车做匀加速运动且功率时间内汽车做匀加速运动且功率逐渐增大逐渐增大C. t2t3时间内汽车的牵引力最小，与阻时间内汽车的牵引力最小，与阻力相等力相等D. t1t2时间内汽车的牵引力逐渐在增大时间内汽车的牵引力逐渐在增大10、一辆汽车在平直的公路上运动，运动过程中先保持某一、一辆汽车在平直的公路上运动，运动过程中先保持某一恒定加速度，后保持恒定的牵引功率，其牵引力和速度的图恒定加速度，后保持恒定的牵引功率，其牵引力

29、和速度的图像如图所示若已知汽车的质量像如图所示若已知汽车的质量m，牵引力，牵引力F1 和速度和速度v1及该及该车所能达到的最大速度车所能达到的最大速度v3 则根据图像所给的信息，能求则根据图像所给的信息，能求出的物理量是（出的物理量是（ ）A. 汽车运动中的最大功率为汽车运动中的最大功率为F1v1 B. 速度为速度为v2时的加速度大小为时的加速度大小为 F1V1/mV2C. 汽车行驶中所受的阻力为汽车行驶中所受的阻力为 F1V1/V3 D. 恒定加速时，加速度为恒定加速时，加速度为 F1/m11、如图所示为牵引力、如图所示为牵引力F和车速倒数和车速倒数 的关系图象若汽车的关系图象若汽车质量为质

30、量为2103kg，它由静止开始沿平直公路行驶，且行驶，它由静止开始沿平直公路行驶，且行驶中阻力恒定，设其最大车速为中阻力恒定，设其最大车速为30m/s，则正确的是（，则正确的是（ ）A. 汽车所受阻力为汽车所受阻力为2103N B. 汽车车速为汽车车速为15m/s，功率为，功率为6104WC. 汽车匀加速的加速度为汽车匀加速的加速度为3m/s D. 汽车匀加速所需时间为汽车匀加速所需时间为5s12、如图所示、如图所示,手持一根长为手持一根长为L的轻绳的一端在水平桌面上做半径的轻绳的一端在水平桌面上做半径为为r、角速度为、角速度为的匀速圆周运动的匀速圆周运动,绳子始终保持与该圆周相切绳子始终保持与该圆周相切,绳的绳的另一端系一质量为另一端系一质量为m的小木块的小木块,木块也在桌面上做匀速圆周运动木块也在桌面上做匀速圆周运动,不不计空气阻力计空气阻力,求求:(1)绳子的拉力大小绳子的拉力大小;(2)手拉木块做功的功率手拉木块做功的功率.Tcos=mR2