物理 第1章 功和功率 第3节 功率 鲁科版必修2.ppt

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1、第第3 3节功率节功率教师备课参考教师备课参考|核心素养养成目标核心素养养成目标|物理观念物理观念1.1.知道功率的概念、物理意义、定义式知道功率的概念、物理意义、定义式.2.2.理解功率的导出式理解功率的导出式P=FvP=Fv的物理意义的物理意义,并掌握其用法并掌握其用法.3.3.理解平均功率和瞬时功率理解平均功率和瞬时功率.科学思维与科学探究科学思维与科学探究1.1.通过功率的学习通过功率的学习,让学生将生活、生产实际与物理概念相联系让学生将生活、生产实际与物理概念相联系,学会求解各种不学会求解各种不同的功率同的功率.2.2.运用功率的不同表达公式分析和解决动力机械的运动问题运用功率的不同

2、表达公式分析和解决动力机械的运动问题.科学态度与责任科学态度与责任1.1.通过功率的学习通过功率的学习,体会物理规律与生活的联系体会物理规律与生活的联系.2.2.提高学生理论联系实际提高学生理论联系实际,解决实际问题的能力解决实际问题的能力.|教学重难点教学重难点|教学重点教学重点1.1.理解功率的意义理解功率的意义.2.2.知道功率的种类及其计算知道功率的种类及其计算.教学难点教学难点功率功率P=FvP=Fv的意义和应用的意义和应用.感悟解题规律感悟解题规律探寻基本知识探寻基本知识测评学习效果测评学习效果探寻基本知识探寻基本知识树立物理观念树立物理观念知识点一知识点一 功率的含义功率的含义

3、【情境导学情境导学】如图所示如图所示,某起重机能在某起重机能在1 min1 min内把内把1 t1 t的货物提高到预定的高度的货物提高到预定的高度,另一台起重另一台起重机只用机只用30 s30 s就可以做相同的功就可以做相同的功,你认为功和功率相同吗你认为功和功率相同吗?答案答案:功相同功相同,功率不同功率不同.【知识梳理知识梳理】1.1.定义定义:物体所做的功物体所做的功W W与完成这些功所用时间与完成这些功所用时间t t的的 .2.2.公式公式:P=P=.3.3.单位单位:在国际单位制中在国际单位制中,功率的单位是功率的单位是 ,简称瓦简称瓦,用符号用符号W W表示表示,1 W=,1 W=

4、1 1 ,工程技术中常用的功率单位还有千瓦工程技术中常用的功率单位还有千瓦.4.4.物理意义物理意义:功率是功率是 量量,功率表示做功过程中能量转化的功率表示做功过程中能量转化的 .【思考判断思考判断】1.1.功率大表示做功快功率大表示做功快,做的功一定多做的功一定多.(.()2.2.功率小的机器做功慢功率小的机器做功慢.(.()3.3.速度大的运动物体功率一定大速度大的运动物体功率一定大.(.()比值比值瓦特瓦特J/sJ/s标标快慢快慢 知识点二知识点二功率与力、速度的关系功率与力、速度的关系 【情境导学情境导学】一辆小汽车行驶时能否使其一直加速一辆小汽车行驶时能否使其一直加速?汽车上坡时为

5、何要用低速挡汽车上坡时为何要用低速挡?答案答案:不能不能,由于发动机的功率是一定的由于发动机的功率是一定的,汽车行驶时会受到阻力作用汽车行驶时会受到阻力作用,当当功率达到额定功率且牵引力与阻力大小相等后速度不会再增加功率达到额定功率且牵引力与阻力大小相等后速度不会再增加,由由P=P=F Fv v知知,P,P一定时一定时,要增大牵引力要增大牵引力F,F,应换挡减小速度应换挡减小速度.【知识梳理知识梳理】1.1.关系式关系式:P=P=(适用于适用于F F与与v v同方向同方向).).2.2.讨论讨论(1)P(1)P一定时一定时,v,v ;(2)v(2)v一定时一定时,P,P ;(3)F(3)F一定

6、时一定时,P,P .FvFvF Fv v3.3.四种功率的比较四种功率的比较平均功率平均功率P=P=求的是求的是t t时间时间内的内的 .瞬瞬时时功率功率P=FvP=Fv中中,若若F,vF,v为为瞬瞬时值时值,则则P P为为 .额额定功率定功率机械机械长时间长时间工作的最大功率工作的最大功率实际实际功率功率机械机械实际实际工作工作时时的功率的功率,实际实际功率可小于或等于功率可小于或等于额额定功定功率率,但不能大于但不能大于额额定功率定功率【思考判断思考判断】1.1.汽车的速度越大汽车的速度越大,功率一定越大功率一定越大.(.()2.2.当发动机的功率一定时当发动机的功率一定时,速度越大速度越

7、大,汽车的牵引力越大汽车的牵引力越大.(.()3.3.当输出功率一定时当输出功率一定时,速度和牵引力成反比速度和牵引力成反比.(.()平均功率平均功率瞬时功率瞬时功率 要点一要点一感悟解题规律感悟解题规律培养科学思维培养科学思维对功率的理解对功率的理解 2.2.平均功率与瞬时功率平均功率与瞬时功率(1)(1)平均功率是描述在一段时间内力做功的平均快慢平均功率是描述在一段时间内力做功的平均快慢.3.3.功率与速度的关系功率与速度的关系(1)(1)公式公式P=FvP=Fv中中F,vF,v的方向相同的方向相同,若若F,vF,v间夹角为间夹角为,则则P=P=FvcosFvcos.(2)(2)恒力做功时

8、恒力做功时,当当P=FvP=Fv中的中的v v为平均速度时为平均速度时,对应的对应的P P为平均功率为平均功率;当当P=FvP=Fv中中的的v v为瞬时速度时为瞬时速度时,对应的对应的P P为瞬时功率为瞬时功率.(3)(3)求机械的功率时求机械的功率时,公式公式P=FvP=Fv中的中的F F指牵引力指牵引力.如求起重机的功率时如求起重机的功率时,F,F应为应为钢索的拉力钢索的拉力.【典例【典例1 1】如图所示如图所示,质量为质量为m=2 kgm=2 kg的木块在倾角的木块在倾角=37=37的斜面上由静的斜面上由静止开始下滑止开始下滑,木块与斜面间的动摩擦因数为木块与斜面间的动摩擦因数为=0.5

9、,=0.5,已知已知sin 37=0.6,sin 37=0.6,cos 37=0.8,gcos 37=0.8,g取取10 m/s10 m/s2 2.求求:(1)(1)前前2 s2 s内重力做的功内重力做的功;思路探究思路探究 (1)(1)木块在斜面上受几个力作用木块在斜面上受几个力作用?答案答案:重力、支持力、摩擦力重力、支持力、摩擦力3 3个力个力.答案答案:(1)48 J(1)48 J(2)(2)前前2 s2 s内重力的平均功率内重力的平均功率;(3)2 s(3)2 s末重力的瞬时功率末重力的瞬时功率.思路探究思路探究(2)(2)如何求加速度、位移、速度如何求加速度、位移、速度?答案答案:

10、利用牛顿第二定律、运动学公式求解利用牛顿第二定律、运动学公式求解.(3)(3)平均功率的求法有几种平均功率的求法有几种?答案答案:由由P=P=用总功除以总时间或用总功除以总时间或P=Fv,P=Fv,速度是平均速度速度是平均速度.(3)(3)木块在木块在2 s2 s末的速度末的速度v=at=2v=at=22 2 m/sm/s=4=4 m/sm/s.2 s2 s末重力的瞬时功率末重力的瞬时功率P=P=mgvsinmgvsin=2=210104 40.6 W=48 W.0.6 W=48 W.答案答案:(2)24 W(2)24 W(3)48 W(3)48 W(1)(1)首先要明确是求哪个力的功率首先要

11、明确是求哪个力的功率,即是求某个力的功率还是求物体所受即是求某个力的功率还是求物体所受合力的功率合力的功率.误区警示误区警示 求解功率时应注意的问题求解功率时应注意的问题(3)(3)若求瞬时功率若求瞬时功率,需明确是哪一时刻或哪一位置需明确是哪一时刻或哪一位置,再确定该时刻或该位置再确定该时刻或该位置的速度的速度,应用公式应用公式P=Fv,P=Fv,如果如果F,vF,v不同向不同向,则投影到相同方向再计算则投影到相同方向再计算.求瞬时求瞬时功率时功率时,要注意要注意F F与与v v的同时性的同时性.(教师备用教师备用)例例1 1-1:1:(20162016福建清流检测福建清流检测)如图如图,一

12、质量一质量m=2 kgm=2 kg的物体静止在光滑的物体静止在光滑水平面上水平面上,在方向为水平向右、大小为在方向为水平向右、大小为4 N4 N的恒力的恒力F F的作用下开始运动的作用下开始运动,物体运动物体运动3 s3 s的过程中的过程中,求求(1)(1)力力F F对物体所做的功对物体所做的功;答案答案:(1)36 J(1)36 J(2)(2)力力F F对物体所做功的平均功率对物体所做功的平均功率;(3)(3)在在3 s3 s末力末力F F对物体做功的瞬时功率对物体做功的瞬时功率.解析解析:(2)(2)由由P=W/t,P=W/t,得得P=12 W.P=12 W.(3)3 s(3)3 s末的速

13、度末的速度v=at=6 m/s,v=at=6 m/s,瞬时功率瞬时功率P=Fv=24 W.P=Fv=24 W.答案答案:(2)12 W(2)12 W(3)24 W(3)24 W针针对对训训练练1 1-1 1 (20162016天天津津卷卷,8,8)(多多选选)我我国国高高铁铁技技术术处处于于世世界界领领先先水水平平,和和谐谐号号动动车车组组是是由由动动车车和和拖拖车车编编组组而而成成,提提供供动动力力的的车车厢厢叫叫动动车车,不不提提供供动动力力的的车车厢厢叫叫拖拖车车.假假设设动动车车组组各各车车厢厢质质量量均均相相等等,动动车车的的额额定定功功率率都都相相同同,动动车车组组在在水水平平直直

14、轨轨道道上上运运行行过过程程中中阻阻力力与与车车重重成成正正比比.某某列列动动车车组组由由8 8节车厢组成节车厢组成,其中第其中第1,51,5节车厢为动车节车厢为动车,其余为拖车其余为拖车,则该动车组则该动车组()A.A.启动时乘客受到车厢作用力的方向与车运动的方向相反启动时乘客受到车厢作用力的方向与车运动的方向相反B.B.做匀加速运动时做匀加速运动时,第第5,65,6节与第节与第6,76,7节车厢间的作用力之比为节车厢间的作用力之比为3232C.C.进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离与关闭发动机时的速度成正比进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离与关闭发动机时的速度成正比D.D.与改为与改为

15、4 4节动车带节动车带4 4节拖车的动车组最大速度之比为节拖车的动车组最大速度之比为1212BD BD 要点二要点二机车起动问题分析机车起动问题分析 1.1.分析机车起动问题的两个公式分析机车起动问题的两个公式(1)(1)机车所受牵引力的方向与运动方向相同机车所受牵引力的方向与运动方向相同,因此有因此有P=Fv.P=Fv.(2)(2)若车辆在运动过程中所受阻力不变若车辆在运动过程中所受阻力不变,大小为大小为f,f,由牛顿第二定律可得由牛顿第二定律可得F-F-f=ma.f=ma.2.2.两种机车起动方式的比较两种机车起动方式的比较特别提示特别提示 对机车等交通工具类问题对机车等交通工具类问题,应

16、明确应明确P=FvP=Fv中中,P,P为发动机的实际功为发动机的实际功率率,机车正常行驶中实际功率小于或等于其额定功率机车正常行驶中实际功率小于或等于其额定功率;F;F为发动机为发动机(机车机车)的的牵引力而不是机车的合外力牵引力而不是机车的合外力;v;v为机车的瞬时速度为机车的瞬时速度.【典典例例2 2】(20162016福福建建四四地地六六校校联联考考)高高铁铁以以其其灵灵活活、方方便便、快快捷捷、安安全全、可可靠靠、舒舒适适等等特特点点而而备备受受世世界界各各国国铁铁路路运运输输和和城城市市轨轨道道交交通通运运输输的的青青睐睐.假假设设有有一一列列高高铁铁质质量量为为m=510m=510

17、5 5 kg,kg,额额定定功功率率为为P=510P=5106 6 W,W,车车在在行行驶驶过过程程中中阻阻力恒为重力的力恒为重力的0.010.01倍倍(g=10 m/s(g=10 m/s2 2).).(1)(1)求该动车组的最大行驶速度求该动车组的最大行驶速度;(2)(2)当动车组速度为当动车组速度为20 20 m/sm/s时时,求加速度求加速度a a的大小的大小;(3)(3)若动车组以若动车组以0.5 m/s0.5 m/s2 2的加速度匀加速起动的加速度匀加速起动,则这一过程能持续多长时间则这一过程能持续多长时间?思路探究思路探究 (1)(1)什么情况下动车组具有最大的行驶速度什么情况下动

18、车组具有最大的行驶速度?如何计算最如何计算最大速度大速度?(2)(2)当达到匀加速阶段的末速度时当达到匀加速阶段的末速度时,动车组的功率达到什么要求动车组的功率达到什么要求?答案答案:当达到匀加速阶段的末速度时当达到匀加速阶段的末速度时,动车组以额定功率行驶动车组以额定功率行驶.答案答案:(1)100 m/s(1)100 m/s(2)0.4 m/s(2)0.4 m/s2 2(3)33 s(3)33 s规律方法规律方法 机车起动问题几个物理量的求法机车起动问题几个物理量的求法(教师备用教师备用)例例2 2-1:1:汽车发动机的额定功率汽车发动机的额定功率P=60 kW,P=60 kW,若其总质量

19、为若其总质量为m=5 t,m=5 t,在水平路面上在水平路面上行驶时行驶时,所受阻力恒为所受阻力恒为F=5.010F=5.0103 3 N,N,则则:(1)(1)汽车保持恒定功率启动时汽车保持恒定功率启动时求汽车所能达到的最大速度求汽车所能达到的最大速度v vmaxmax.答案答案:见解析见解析当汽车加速度为当汽车加速度为2 m/s2 m/s2 2时时,速度是多大速度是多大?当汽车速度是当汽车速度是6 m/s6 m/s时时,加速度是多大加速度是多大?答案答案:见解析见解析(2)(2)若汽车以若汽车以a=0.5 m/sa=0.5 m/s2 2的加速度由静止开始做匀加速运动的加速度由静止开始做匀加

20、速运动,这一过程能维这一过程能维持多长时间持多长时间?答案答案:见解析见解析针对训练针对训练2 2-1 1 (多选多选)如图所示如图所示,汽车以额定功率在足够长的平直公路上汽车以额定功率在足够长的平直公路上起动并行驶起动并行驶,阻力保持不变阻力保持不变,则则()A.A.汽车的加速度和速度都逐渐增加汽车的加速度和速度都逐渐增加B.B.汽车速度增加时汽车速度增加时,所受的牵引力逐渐减小所受的牵引力逐渐减小C.C.汽车匀速行驶时汽车匀速行驶时,所受的牵引力为零所受的牵引力为零D.D.汽车匀速行驶时汽车匀速行驶时,速度达到最大值速度达到最大值解析解析:汽车以恒定的功率起动时汽车以恒定的功率起动时,速度

21、增加速度增加,牵引力减小牵引力减小,加速度减小加速度减小,选选项项A A错误错误,B,B正确正确;汽车匀速行驶时汽车匀速行驶时,牵引力和阻力大小相等牵引力和阻力大小相等,速度达到最大速度达到最大值值,选项选项C C错误错误,D,D正确正确.BD BD 测评学习效果测评学习效果演练当堂技法演练当堂技法1.(1.(20162016山山东东威威海海模模拟拟)A,B)A,B两两物物体体质质量量分分别别为为m m和和2m,A2m,A静静止止于于光光滑滑水水平平面面上上,B,B静静止止于于粗粗糙糙水水平平面面上上,用用相相同同的的水水平平力力分分别别推推A A和和B,B,使使它它们们前前进进相相同位移同位

22、移.在此过程中在此过程中,下面说法正确的是下面说法正确的是()A.A.两次推力做功一样多两次推力做功一样多B.B.对对A A的推力做功多一些的推力做功多一些C.C.两次推力做功的平均功率一样大两次推力做功的平均功率一样大D.D.对对B B的推力做功的平均功率较大的推力做功的平均功率较大A A 解解析析:两两推推力力大大小小相相等等,且且两两物物体体的的位位移移也也相相同同,故故做做功功一一样样多多,选选项项A A正正确确,B,B错错误误;由由于于A A物物体体质质量量小小加加速速度度大大,走走相相同同位位移移所所需需的的时时间间短短,平平均均功功率率就大就大,选项选项C,DC,D均错误均错误.

23、2.2.船在河中行驶船在河中行驶,如果船受到的阻力与船的速率的平方成正比如果船受到的阻力与船的速率的平方成正比,当船以速当船以速度度v v匀速行驶时匀速行驶时,发动机的输出功率为发动机的输出功率为P,P,当船以当船以v/2v/2的速度匀速行驶时的速度匀速行驶时,则则发动机的输出功率是发动机的输出功率是()A A 3.(3.(20162016福建四地六校联考福建四地六校联考)一质量为一质量为m m的物体的物体,从距地面高度为从距地面高度为h h处由静处由静止开始做自由落体运动止开始做自由落体运动,则则()B B 4.4.质量为质量为5 kg5 kg的物体静止于水平地面上的物体静止于水平地面上,现对物体施以水平方向的恒定拉现对物体施以水平方向的恒定拉力力,1 s,1 s末将拉力撤去末将拉力撤去,物体运动的物体运动的v v-t t图象如图所示图象如图所示,试求试求:(1)(1)滑动摩擦力在滑动摩擦力在0 03 s3 s内做的功内做的功;答案答案:(1)540 J(1)540 J 答案答案:(2)1 080 W(2)1 080 W(2)(2)拉力在拉力在1 s1 s末的功率末的功率.