【物理】《功率》同步课件 2023-2024学年高一物理同步精品课堂（鲁科版2019必修第二册）.pptx

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1、第一节 机械功鲁科鲁科20192019高中物理必修二第一章第一章第一章第一章 功和机械能功和机械能功和机械能功和机械能第二节第二节第二节第二节 功率功率功率功率复习导入做功的快慢做功的快慢挖相同相同的一堆土土使用人工，我们称人对土做了功使用人工，我们称人对土做了功使用挖使用挖掘掘机，我们称机器对土做了功机，我们称机器对土做了功功相同，但挖掘机用时少一些挖掘机挖掘机做功做功比人工比人工快快搬砖到同一楼层用搬运工来完成，用搬运工来完成，用起重机完成，用起重机完成，相同时间，起重机般更多砖做功的快慢不仅与做功的快慢不仅与做功的快慢不仅与做功的快慢不仅与做功的多少做功的多少做功的多少做功的多少有关，还

2、与做这些功所耗费的时间有关。有关，还与做这些功所耗费的时间有关。有关，还与做这些功所耗费的时间有关。有关，还与做这些功所耗费的时间有关。起重机起重机做功做功比搬运工比搬运工快快目 录新课教学一一功 率一、功率一、功率一、功率一、功率1、定义：物理学中将力所做的功物理学中将力所做的功W W与完成这些功所用的时间与完成这些功所用的时间t t之比，称为功率。之比，称为功率。2、物理意义：描述力对物体描述力对物体做功的快慢做功的快慢。3、国际单位：瓦特，简称瓦，用符号瓦特，简称瓦，用符号 W 表示表示单位的定义：如果某力在单位的定义：如果某力在 1 1 s 内做内做 1 1 J 的功，它的功率就是的功

3、，它的功率就是 1 1 W常用常用常用常用单单位：位：位：位：千瓦千瓦(KW)1 kW=1 000 W4 4、功率是、功率是、功率是、功率是标标量。量。量。量。比值定义法1、一台起重机匀加速地将一台起重机匀加速地将质量量m=1.0103kg的的货物由静止物由静止竖直吊起，在直吊起，在2s末末货物物的速度的速度v=4.0m/s，取，取 g10m/s2，不，不计额外功，求：起重机在外功，求：起重机在2s内的平均功率。内的平均功率。Fmg解：货物的加速度：=2/2由牛顿第二运动定律可得 =解得：货物上升的距离：=2=4起重机对货物做功：=4.8104起重机2s内平均功率：=2.4104新课教学二二如

4、果对物体做功的力是由机械提供，这个力的功率也称为该如果对物体做功的力是由机械提供，这个力的功率也称为该机械的功率机械的功率。汽车发动机对汽车产生牵引力，汽车发动机对汽车产生牵引力，此牵引力的功率视为发动机的此牵引力的功率视为发动机的功率也称功率也称。机械的功率二、机械的功率二、机械的功率二、机械的功率二、机械的功率起重机钢绳对物体产生拉力，此起重机钢绳对物体产生拉力，此拉力的功率视为拉力的功率视为起重机的功率起重机的功率机械的额定功率机械的额定功率是衡量是衡量动力机械动力机械动力机械动力机械性能的重要参数性能的重要参数每台动力机械都有一个每台动力机械都有一个每台动力机械都有一个每台动力机械都有

5、一个长时间稳定工作时的最大允许功率长时间稳定工作时的最大允许功率长时间稳定工作时的最大允许功率长时间稳定工作时的最大允许功率，称额定功率。，称额定功率。，称额定功率。，称额定功率。额额定功率：定功率：定功率：定功率：机械的功率二、机械的功率二、机械的功率二、机械的功率二、机械的功率一些机械的功率机械的功率二、机械的功率二、机械的功率二、机械的功率二、机械的功率 如果长时间使机械在如果长时间使机械在如果长时间使机械在如果长时间使机械在实际实际实际实际功率功率功率功率 额定功率额定功率额定功率额定功率的不正常状态下的不正常状态下的不正常状态下的不正常状态下使用，机械很容易损坏。使用，机械很容易损坏

6、。使用，机械很容易损坏。使用，机械很容易损坏。额定功率定功率机械机械机械机械长时间正常工作的最大输出功率长时间正常工作的最大输出功率长时间正常工作的最大输出功率长时间正常工作的最大输出功率动力机械动力机械动力机械动力机械实际工作时的功率实际工作时的功率实际工作时的功率实际工作时的功率。实际功率功率实际功率可能大于或小于额定功率如：如：汽车在平直公路上缓慢匀速行驶时，实际功率就往往小于额定功率。汽车在平直公路上缓慢匀速行驶时，实际功率就往往小于额定功率。汽车爬陡坡时，如果要保持较大速度，实际功率就可能超过额定功率汽车爬陡坡时，如果要保持较大速度，实际功率就可能超过额定功率机械的功率二、机械的功率

7、二、机械的功率二、机械的功率二、机械的功率新课教学三三 若用恒力若用恒力FF推推动书本，本，让书本在水平桌面上本在水平桌面上做匀速直做匀速直线运运动时，则力力FF对书本做功的功率多大呢？本做功的功率多大呢？推力推力推力推力 F F F F 所做的功所做的功所做的功所做的功:力力 F F 的方向和书的方向和书本位移的方向相同本位移的方向相同推力推力推力推力 F F F F 的功率的功率的功率的功率:力力 F F 做功时间做功时间t t匀速直线运动匀速直线运动如果力的方向与位移方向成如果力的方向与位移方向成 角角1 1、式中的、式中的v是表示某段时间或位移的是表示某段时间或位移的平均速度平均速度平

8、均速度平均速度，对应对应对应对应的功率也就是该的功率也就是该时间内的时间内的平均功率。平均功率。平均功率。平均功率。2 2、当时间极短时，平均速度可视为、当时间极短时，平均速度可视为瞬时速度瞬时速度瞬时速度瞬时速度。此时功率也就是视为。此时功率也就是视为对应对应对应对应时刻的时刻的瞬时功率瞬时功率瞬时功率瞬时功率。F F也是对应该时刻力的大小。也是对应该时刻力的大小。3 3、是力与速度方向的夹角。是力与速度方向的夹角。4 4、公式也适用于求变力的瞬时功率。、公式也适用于求变力的瞬时功率。瞬瞬时功率：功率：某一某一某一某一时时刻力与力方向上速度的乘刻力与力方向上速度的乘刻力与力方向上速度的乘刻力

9、与力方向上速度的乘积积功率与力、速度的关系三、功率与力、速度的关系三、功率与力、速度的关系三、功率与力、速度的关系三、功率与力、速度的关系为力与速度的夹角2、一、一质量量为 m 的物的物块沿沿倾角角为 的斜面由滑下，到达斜面底端的斜面由滑下，到达斜面底端时的速度大的速度大小小为 v，此，此时重力做功的重力做功的瞬瞬时功率功率是？是？m功率与力、速度的关系三、功率与力、速度的关系三、功率与力、速度的关系三、功率与力、速度的关系三、功率与力、速度的关系mgP=mgvsin若力与运动方向相同:当功率当功率当功率当功率 P P 恒定恒定恒定恒定时时，力，力，力，力 F F 与物体运与物体运与物体运与物

10、体运动动的速度的速度的速度的速度 v v 成反比。成反比。成反比。成反比。机械正常工作机械正常工作时的功率通常是恒定的的功率通常是恒定的功率与力、速度的关系三、功率与力、速度的关系三、功率与力、速度的关系三、功率与力、速度的关系三、功率与力、速度的关系P=Fv车床在切削硬的工件时需车床在切削硬的工件时需车床在切削硬的工件时需车床在切削硬的工件时需要用较大的力，因此要降要用较大的力，因此要降要用较大的力，因此要降要用较大的力，因此要降低车床的运转速度。低车床的运转速度。低车床的运转速度。低车床的运转速度。功率与力、速度的关系三、功率与力、速度的关系三、功率与力、速度的关系三、功率与力、速度的关系

11、三、功率与力、速度的关系汽车上坡时，司机往往通汽车上坡时，司机往往通汽车上坡时，司机往往通汽车上坡时，司机往往通过减小速度，来增大过减小速度，来增大过减小速度，来增大过减小速度，来增大发动发动发动发动机机机机牵引力。牵引力。牵引力。牵引力。若力与运动方向相同:当功率当功率当功率当功率 P P 恒定恒定恒定恒定时时，力，力，力，力 F F 与物体运与物体运与物体运与物体运动动的速度的速度的速度的速度 v v 成反比。成反比。成反比。成反比。机械正常工作机械正常工作时的功率通常是恒定的的功率通常是恒定的P=Fv新课教学四四发动机的发动机的发动机的发动机的实际功率实际功率实际功率实际功率发动机的牵引

12、力发动机的牵引力发动机的牵引力发动机的牵引力机车的瞬机车的瞬机车的瞬机车的瞬时速度时速度时速度时速度当机当机车的功率达到的功率达到额定功率后，定功率后，发动机的机的牵引力与引力与车速成反比。速成反比。受受额定功率限制，每定功率限制，每辆车都会有一个最大速度，都会有一个最大速度，机车启动问题四、机四、机四、机四、机车车启启启启动问题动问题Ff机机车以以额定功率定功率P行行驶，所受的阻力恒，所受的阻力恒为f，求，求车的最大速度的最大速度vm车达最大速度后为匀速运动状态。车达最大速度后为匀速运动状态。车达最大速度后为匀速运动状态。车达最大速度后为匀速运动状态。机机机机车车的最大行的最大行的最大行的最

13、大行驶驶速速速速度与其度与其度与其度与其额额定功率成定功率成定功率成定功率成正比，与受到的阻正比，与受到的阻正比，与受到的阻正比，与受到的阻力成反比。力成反比。力成反比。力成反比。机车启动问题3、一列高速列车总质量m=465t，其额定功率P=5300kW，在水平直轨道上行驶时，轨道对列车的阻力F阻是车重的0.018。列车以额定功率工作，取重力加速度g=10m/s2，求：（1）列车在水平直轨道上行驶的最大速度。列车的最大行驶速度与其额定功率成正比，与受到的阻力成反比。因此，要提列车的最大行驶速度与其额定功率成正比，与受到的阻力成反比。因此，要提列车的最大行驶速度与其额定功率成正比，与受到的阻力成

14、反比。因此，要提列车的最大行驶速度与其额定功率成正比，与受到的阻力成反比。因此，要提高列车的最大行驶速度，就需增大发动机的额定功率，并尽量减小阻力。高列车的最大行驶速度，就需增大发动机的额定功率，并尽量减小阻力。高列车的最大行驶速度，就需增大发动机的额定功率，并尽量减小阻力。高列车的最大行驶速度，就需增大发动机的额定功率，并尽量减小阻力。（1）设列车行驶速度最大时，牵引力为F1解解解解由 P=F1 v max得则F1 =F阻0.018G，3、一列高速列车总质量m=465t，其额定功率P=5300kW，在水平直轨道上行驶时，轨道对列车的阻力f 阻是车重的0.018。列车以额定功率工作，取重力加速

15、度g=10m/s2，求：（2）当行驶速度v=10m/s时，列车的牵引力和加速度；（2）当行驶速度 v=10 m/s 时，牵引力为 F2 由P=F2v得根据牛顿第二定律，有F2-F阻=ma解得a=0.96 m/s2列车的加速度方向与牵引力方向一致。在符合安全行驶要求的情况下，通过减少汽车内放置的物品和控制油箱里的油量等措施，可实现节能减排。一辆汽车以72km/h的速度匀速行驶时，采取以上措施前、后汽车受到的阻力分别为2000N和1950N。试分别求出采取措施前、后汽车的实际功率功率。Ff解：解：解：解：汽车匀速行驶，则F=f采取措丝前：F1=f1=2000NP1=F1v=4104W采取措丝后：F

16、2=f2=1950NP2=F2v=3.9104W类类型型型型1 1：机：机：机：机车车以恒定功率以恒定功率以恒定功率以恒定功率 P P 启启启启动动当当F=f阻阻时，时，a0，v达到达到最大最大 保持保持 vm匀速匀速vFvPamFf阻阻vmf阻阻P加速度逐渐减小的变加速度逐渐减小的变加速直线运动加速直线运动匀速直线匀速直线运动运动Ff机车以恒定功率启动的机车以恒定功率启动的v t 图图vmvt0F=F=f f阻阻阻阻牛顿第二定律牛顿第二定律牛顿第二定律牛顿第二定律 先做先做加速度逐渐减小加速度逐渐减小的的变加速直线运动，最终以变加速直线运动，最终以速度速度 做做匀速匀速直线运动。直线运动。v

17、mf阻阻P机车启动问题4、汽车发动机的额定功率为60KW,汽车的质量为5t,汽车在水平路面上行驶时,阻力为5000N.若汽车从静止开始,保持以0.5m/S2的加速度做匀加速直线运动,这一过程能维持多长的时间?解解解解额定功率P0=60KW,质量m=5t=5000kg,阻力f=5000N匀加速运动时，设牵引力为F由牛顿第二运动定律可得解得 F7500N当功率达到P0时，匀加速运动结束，由P0Fv得汽车开始运动时，速度较小，实际汽车开始运动时，速度较小，实际功率功率PFvP0，当实际功率达到额，当实际功率达到额定功率定功率P P0 0后，功率不再增加，速度后，功率不再增加，速度度再增大就会使牵引力

18、减小，无法度再增大就会使牵引力减小，无法维持匀加速运动维持匀加速运动,开始以额定功率开始以额定功率输出，变加速运动到速度最大。输出，变加速运动到速度最大。类类型型型型2 2：机：机：机：机车车以恒定加速度以恒定加速度以恒定加速度以恒定加速度 a a 启启启启动动当当F=f阻阻时，时，a0，v达到达到最大最大 保持保持 vm匀速匀速FvP额额amFf阻阻vvmF阻阻P额额加速度逐渐减小的变加速度逐渐减小的变加速直线运动加速直线运动匀速直线匀速直线运动运动amFF阻阻FvPF v当当P=P额额时，保时，保持持P额额继续加速继续加速匀加速直线运动匀加速直线运动机车启动问题机车以恒定加速度启动的机车以

19、恒定加速度启动的机车以恒定加速度启动的机车以恒定加速度启动的v v t t 图图图图 先做先做先做先做匀加速匀加速匀加速匀加速直线运动，再做直线运动，再做直线运动，再做直线运动，再做加速度逐渐减小加速度逐渐减小加速度逐渐减小加速度逐渐减小的变加速直的变加速直的变加速直的变加速直线运动，最终以速度线运动，最终以速度线运动，最终以速度线运动，最终以速度 做做做做匀速直线匀速直线匀速直线匀速直线运动。运动。运动。运动。vt0vmf阻阻P额额vmP P额额额额=P=P实实实实F=F=f f阻阻阻阻机车启动问题汽车启动过程经历了三个阶段：一是汽车启动过程经历了三个阶段：一是汽车启动过程经历了三个阶段：一

20、是汽车启动过程经历了三个阶段：一是匀加速匀加速匀加速匀加速直线运动状态，二是直线运动状态，二是直线运动状态，二是直线运动状态，二是变加速变加速变加速变加速直直直直线运动状态，最终做线运动状态，最终做线运动状态，最终做线运动状态，最终做匀速匀速匀速匀速直线运动直线运动直线运动直线运动汽车在匀加速直线运动阶段，汽车的汽车在匀加速直线运动阶段，汽车的汽车在匀加速直线运动阶段，汽车的汽车在匀加速直线运动阶段，汽车的瞬时瞬时瞬时瞬时v=atv=at，汽车，汽车，汽车，汽车做匀加直线运动所能做匀加直线运动所能做匀加直线运动所能做匀加直线运动所能维持的维持的维持的维持的时间时间时间时间t1=vt/a汽车做匀

21、加速直线运动阶段，汽车的瞬时功率汽车做匀加速直线运动阶段，汽车的瞬时功率汽车做匀加速直线运动阶段，汽车的瞬时功率汽车做匀加速直线运动阶段，汽车的瞬时功率Pt=FvP额汽车在匀加速直线运动阶段结束时汽车在匀加速直线运动阶段结束时汽车在匀加速直线运动阶段结束时汽车在匀加速直线运动阶段结束时,实际功率实际功率实际功率实际功率Pt=P额=Fvt.汽车在变加速直线运动阶段功率恒为额定功率，汽车在变加速直线运动阶段功率恒为额定功率，汽车在变加速直线运动阶段功率恒为额定功率，汽车在变加速直线运动阶段功率恒为额定功率，进入匀速直线运动时牵引力和阻力平衡进入匀速直线运动时牵引力和阻力平衡进入匀速直线运动时牵引力和阻力平衡进入匀速直线运动时牵引力和阻力平衡,有有有有 Pt=P额=f阻vm.机车以机车以机车以机车以恒定的加速度恒定的加速度恒定的加速度恒定的加速度 a 启动过程特点：启动过程特点：启动过程特点：启动过程特点：机车启动问题作业作业课本P