物理必修2（配粤教）4.7-4.8《功率、能源的利用与开发》课件

(共47张PPT)
第七节　功　率
第八节　能源的利用与开发
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
课前自主学案
第七节　功　率
第八节　能源的利用与开发
课标定位
课标定位
学习目标：1.理解功率的概念并能运用功率的定义式P＝W/t进行有关计算．
2．理解额定功率和实际功率的概念，正确理解公式P＝Fvcosα的意义，并能用来解释有关现象和进行计算．
3．知道什么是瞬时功率和平均功率，会在具体问题中计算瞬时功率与平均功率．
4．知道什么是能源及其分类且了解新能源的优点及应用前景.
重点难点：功率的理解及有关应用．
课前自主学案
一、如何描述物体做功的快慢
功率是单位时间内______的多少，表示物体______快慢的物理量．功率是衡量机械性能的一个重要指标．
做功
做功
二、怎样计算功率：
1．功率
(1)功率的定义
功W跟完成这些功所用时间t的______叫功率，功率的符号为P.
(2)定义式：P＝_____.
比值
(3)功率的单位：在国际单位制中，功率的单位是______，符号为W.1 W＝1 J/s.
技术上常用千瓦(kW)作为功率的单位，1 kW＝1000 W.
(4)功率的物理意义：功率是表示物体做功______的物理量．也可以用来描述能量______的快慢程度．
(5)功率是标量，只有______，没有______．
瓦特
快慢
转化
大小
方向
Fvcosα
思考感悟
1．汽车在爬坡时，司机有时要通过换挡来降低车速，这样能增大牵引力，这是为什么呢？如果汽车上坡时仍要保持原来的速度,司机要加大油门，这又是为什么呢？(图4－7－1)
图4－7－1
提示：换挡控制牵引力F，变换油门控制汽车牵引力的功率P，而P＝Fv，三者相互制约
3．额定功率与实际功率
机械正常工作时，允许达到的___________叫做额定功率，机械___________的功率叫做实际功率．机械实际的输出功率(即实际功率)应等于或小于额定功率，在某些情况下，实际功率也可能略大于额定功率，但不允许长时间超过额定功率．
最大功率
实际运行
思考感悟
2．下表所示是某洗衣机铭牌所标注的各项参数．从铭牌上可以看出洗衣机在洗涤衣服时的额定功率是________W，在脱水时的额定功率是________W.
提示：325　255
全自动洗衣机(XQB55－2155)
型号：XQB55－2155
洗涤/脱水容量：5.5 kg
额定输入功率：325 W(洗涤)
255 W(脱水)
最大耗水量：129 L
进水口压强：0.03～0.78 MPa
净重：29 kg
外形尺寸：630×614×940(单位：mm)(长×宽×高)
三、能源的利用与开发
1．能源及其分类
(1)概念：能够提供可利用_____的物质资源，都可以称为能源．
(2)分类
①从人类开发能源的历史划分
常规能源：煤、石油、天然气等；
新能源：核能、太阳能、风能、地热能、海洋能等．
能量
②从使用分类
一次能源：未经人工加工的能源，如煤 、石油、天然气、水能、风能、__________、海洋能等；
二次能源：从一次能源直接或间接转化来的能源．如：______、氢能、焦炭．
③从能否再生分类
可再生能源：太阳能、海洋能、______、风能等；
不可再生能源：______、____、天然气、核能等．
④从对环境的影响分类：清洁能源(也称“绿色环保”能源)：太阳能、风能、地热能、海洋能等；
非清洁能源：煤、石油、天然气等．
生物质能
电能
水能
石油
煤
2．能源危机与环境污染
(1)能源危机：能源的需求和供应的矛盾非常突出，能源短缺严重．
(2)环境污染：给人类的生存环境带来巨大的灾难．
①温室效应：是由于大气中温室气体(二氧化碳、甲烷等)含量增大而形成的．主要原因是煤炭和石油的大量消耗而产生的废气．
②酸雨：大气中的酸性物质，如二氧化硫、氮氧化物等，在降雨过程中溶入雨水，使其成为酸雨．煤炭中含有较多的硫，燃烧时产生二氧化硫等物质．
3．能源的开发：核能、太阳能、水能、地热能、生物质能、海洋能、氢能．
思考感悟
3．能源危机和能源的利用对环境所造成的污染已成为人类共同关注的世界性问题，怎样缓解当前能源危机、保护和改善人类生存环境？
提示：节约能源，开发可替代煤、石油、天然气等常规能源的新能源,研究清洁能源是缓解当前能源危机及保护和改善人类生存环境的有效措施．
核心要点突破
一、对功率的理解
1．平均功率与瞬时功率的比较
2．P＝Fv的理解
(1)公式P＝Fv中的力F与速度v应共线，若v为瞬时速度，则用此式计算出的功率为瞬时功率，v为平均速度，则计算的是该段时间内的平均功率．
(2)用此式计算功率时要明确是哪个力的功率，还是物体所受合力的功率，汽车的功率是指汽车牵引力的功率，起重机吊起货物的功率就是钢丝拉力的功率．
(3)P＝Fv中三个量的制约关系
定值 各量间的关系 应用
P一定 F与v成反比 汽车上坡时，要增大牵引力，应换低速挡减小速度
v一定 F与P成正比 汽车上坡时，要使速度不变，应加大油门，增大输出功率，获得较大牵引力
F一定 v与P成正比 汽车在高速路上，加大油门增大输出功率，可以提高速度
图4－7－3
此式中v0必定小于vmax，它是车的功率增至P额之时的瞬时速度．
在P增至P额之后，为加速度减小的加速运动．直至达到vmax.下面是这个动态过程的方框图．这一过程的v－t关系如图4－7－3所示．
三、能源的利用与开发
1．新能源分类
特别提醒：目前，正在开发的新能源有风能、海洋能、太阳能、地热能、氢能、生物质能及聚变核能等．新能源多为可再生能源，且污染较小．新能源的开发是社会可持续发展的一个主要课题．
2．常规能源和新能源的转化方式
图4－7－4
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
3．(单选)近年来，我国许多城市禁止汽车使用含铅汽油，其主要原因是(　　)
A．提高汽油燃烧效率
B．降低汽油成本
C．避免铅污染大气
D．铅资源短缺
解析：选C.空气中铅含量超标，会严重影响人们的身体健康，故选C.
课堂互动讲练
平均功率和瞬时功率
一物体在光滑水平面上受到水平方向的恒定拉力F＝10 N的作用，从静止开始经历了3 s，速度达到8 m/s.求：(1)这一过程中拉力做功的平均功率；
(2)第3 s 末拉力的瞬时功率．
例1
【答案】　(1)40 W　(2)80 W
汽车发动机的额定功率为60 kW，汽车质量为5 t，运动中所受阻力的大小恒为车重的0.1倍．
(1)若汽车以恒定功率启动，汽车所能达到的最大速度是多少？当汽车速度达5 m/s时,加速度多大？
(2)若汽车以恒定加速度0.5 m/s2启动，则这一过程能维持多长时间？这一过程中发动机的牵引力做功多少？
机车启动问题
例2
【思路点拨】　要明确a、F、P、v各个物理量相互之间的联系和相互制约的关系，明确每一步的推理依据，特别要注意汽车匀加速运动结束的条件和达到最大速度的条件．
【自主解答】　车受牵引力和阻力作用，依据牛顿运动定律和功率与速度关系写出加速度表达式，然后进行讨论，当a＝0时，速度最大．匀加速时，v变大，P变大，当P达到额定功率时，匀加速的速度达到最大．
【答案】　(1)12 m/s　1.4 m/s2　(2)16 s　4.8×105 J
变式训练　质量为2 t的汽车，发动机的牵引功率为30 kW，在水平公路上，能达到的最大速度为15 m/s，则当汽车的速度为10 m/s时的加速度为(　　)
A．0.5 m/s2　　　　B．1 m/s2
C．1.5 m/s2 D．2 m/s2
瀑布从20 m高处以Q＝103 m3/s的流量竖直落下,流进底部的水轮机后再以2 m/s的速度流出，水轮机再带发电机发电．如果水的机械能转化为电能的效率是80%,那么发电机发出的电功率有多大？(瀑布在山顶的速度可忽略不计，g取10 m/s2)
能源的利用与开发
例3
【答案】　1.58×105 kW
【方法总结】　能量转化与守恒定律是处理不同形式的能量转化守恒的一个基本定律，获取题目信息，建立能量转化的模型，利用能量转化与守恒定律建方程是解题的基本方法．
知能优化训练
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