8.1.3功率(课件)-2021-2022学年【扬帆起航系列】人教版(2019)高中物理必修第二册 (共33张PPT)

(共33张PPT)
人教版（2019）高中物理必修第二册
第八章 机械能守恒定律
8.1.3 功率
授课人：扬帆起航
CONTENTS
01
功率
02
功率的另一种表达式
03
平均功率与瞬时功率
04
目录
额定功率和实际功率
力对物体做功的求解公式是什么？
知识回顾
物理意义：功是能量转化的量度
(表示做功的多少或能量转化的多少)
W=Flcosα
“lcosα”整体也可称为力方向上的位移
几个力对物体所做的总功
W总 = F合 l cosα
W总 = W1 + W2 + W3 +······
1.一台起重机甲在 1min 内把1吨的货物匀速提到预定的高度。另一台起重机乙在 30s 内把1吨的货物匀速提到相同的高度。
F
M
1min
F
M
30s
想一想
哪一个做功快呢？
做功相同，时间越短，做功越快
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2.一台起重机甲在 30s 内把1吨的货物匀速提高了10m。另一台起重机乙在 30s 内把1吨的货物匀速提高了5m。
F
M
10m
F
M
5m
想一想
哪一个做功快呢？
时间相同，做的功越多，做功越快
方法：物理上采用的是利用单位时间内做功的多少来度量做功的快慢
01
功率
第八章 机械能守恒定律
1.定义：功跟完成这些功所用时间的比值，叫做功率。
3.国际单位：瓦特，简称瓦，符号是W
1W＝1J/s=1N m/S.
常用单位：千瓦（kW），1kW＝1000W=103W； 1马力=735瓦
4.物理意义：描述物体做功快慢的物理量。
（P越大——做功越快）
5.功率是标量。表示做功过程中能量转化的快慢。
2.定义式：
一、功率
(单位时间做功的多少)
比值定义法
长时间运动时人的功率为数10W，优秀运动员可达1kW
长时间运动马的功率为数百瓦
鲸游动时功率可达350kW
小汽车的功率为数十千瓦至两百千瓦
高速列车的功率可达数万kW
万吨豪华游轮的功率可达1万kW以上
小资料
02
功率的另一种表达式
第八章 机械能守恒定律
二、功率的另一种表达式（功率与速度的关系）
v
F
α
v1
v2
F
α
v
F2
F1
P＝vFcosα
P＝Fvcosα
“vcosα”整体可称为力方向上的速度
P＝F v cosα （α是F与V的夹角）
各量的含义：
①式中Ｆ为对物体做功的力，若为发动机，则F指牵引力。
②式中v为物体的运动速度，可以是瞬时速度,也可以是平均速度大小。
③式中α为F与v的夹角，当α=0°时，P=FV
03
平均功率与瞬时功率
第八章 机械能守恒定律
三、平均功率与瞬时功率
1、平均功率：表示在一段时间内力对物体做功的平均快慢
公式
为t时间内的平均速度
α为力与平均速度之间的夹角；
式中： F为恒力（合力、平均力）；
2.瞬时功率：表示在某一时刻力对物体做功的快慢
公式：
v为某时刻的瞬时速度
α为力与瞬时速度之间的夹角；
式中： F为某时刻的力（可以是恒力，也可以是变力）
★当t 0时， 表示瞬时功率。
3.理解
①F与v同向时，α=0°（此情况较多）cosα=1
平均功率：
瞬时功率：
②平均功率对应一段时间或一段过程。
瞬时功率对应运动物体的某一时刻或某一位置。
当作用力方向与运动方向一致时，对 P=Fv 的讨论
2当力F一定时，P与v成正比，即速度越大，功率越大。
v
v
3.当功率P一定时，F与v成反比，即做功的力越大，其速度就越小
1.当速度v一定时 ，F与P成正比，即做功的力越大，它的功率越大
v
v一定：F∝P
F一定：P∝v
P一定：
例1、质量m=3kg的物体，在水平力F=6N的作用下，在光滑的水平面上从静止开始运动，运动时间t=3s，求：
（1）力F在t=3s内对物体做的功；
（2）力F在t=3s内对物体做功的平均功率；
（3）力F在3s末对物体做功的瞬时功率。
【答案】（1）54 J（2）18W (3)36W
【解析】物体在水平力F的作用下，在光滑水平面上做初速度为零的匀加速直线运动，根据牛顿第二定律，可求出加速度a=F/m=2m/s2
物体在3 s末的速度v=at=6ｍ/s
物体在3 s内的位移s=at2/2=9 m
（1）力F做的功W=Fs=6×9 J=54 J
（2）力F在3 s内的平均功率P=W/t=18W(或　　　　　　　　　　）
（3）3 s末力F的瞬时功率P=Fv=6×6 W=36 W
【变式1】质量为m＝2 kg 的木块在倾角θ＝37°足够长的斜面上由静止开始下滑，木块与斜面间的动摩擦因数为μ＝0. 5，已知：sin 37°＝0. 6，cos 37°＝0. 8，取g＝10 m/s2，求：
(1)前2 s 内摩擦力的功率；
(2)前2 s 内重力的功率；
(3)2 s 末重力的瞬时功率；
(4)前2s 内合外力的功率。
例2、有三个相同的小球，求从同一高度出发点到落地面上重力的平均功率P1、P2、P3的大小关系（忽略空气阻力）
mg
v0
mg
mg
v0
拓展、求三个小球落地时重力的瞬时功率P11、P22 、P33的大小关系？
因为 ，W1=W2=W3 ,t1=t2＜t3
所以P1=P2＞P3
04
额定功率和实际功率
第八章 机械能守恒定律
四、额定功率和实际功率
1、额定功率：是指机器正常工作（即额定转速下）时的最大输出功率，也就是机器铭牌上的标称值。
（额定功率是动力机器重要的性能指标,一个动力机器的额定功率是一定的）
2、实际功率：是指机器在工作中实际输出的功率。
3、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，但不允许长时间超过额定功率。
（2）机车发动机的功率指牵引力的功率而不是合外力或阻力的功率 。起重机调起货物的功率指钢绳拉力的功率。
4、说明：
（1）实际功率大于额定功率：超负荷，会损坏机械，只能较短时间。
实际功率等于额定功率：满负荷
在日常生活中，我们经常说某台机器的功率，或某物体做功的功率，实际上是指某个力对物体做功的功率。
起重机调起货物的功率就是钢绳拉力的功率。
汽车的功率就是汽车牵引力的功率
99瓦
70瓦
7000-23000瓦
瓦
小试身手
×
×
√
√
×
×
1. 物体A、B质量相同，A放在光滑的水平面上，B放在粗糙的水平面上，在相同的力F作用下，由静止开始都通过了相同的位移s，( )
A．力F对A做功较多，做功的平均功率也较大
B．力F对B做功较多，做功的平均功率也较大
C．力F对A、B做的功和做功的平均功率都相同
D．力F对A、B做功相等，但对A做功的平均功率较大
F
A
A
F
B
B
D
课堂练习
2. 设飞机飞行中所受阻力与其速度的平方成正比，若飞机以速度v匀速飞行，其发动机功率为P，则飞机以2v匀速飞行时，其发动机的功率为（ ）
A．2P B．4P C．8P D．无法确定
C
3.机车从静止开始沿平直轨道做匀加速运动，所受阻力始终不变，在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 机车输出功率逐渐增大 B. 机车输出功率不变 C. 在任意两相等的时间内，机车动能变化相等 D. 在任意两相等的时间内，机车动量变化的大小相等
AD
4.某人用同一水平力F先后两次拉同一物体，第一次使此物体沿光滑水平面前进s距离，第二次使此物体沿粗糙水平面也前进s距离，若两次拉力做的功分别为W1和W2，拉力做功的功率分别是P1和P2，则( )
A.W1=W2，P1=P2 B.W1=W2，P1＞P2
C.W1＞W2，P1＞P2 D.W1＞W2，P1=P2
B
解：
由P =Fv 得
匀速行使时, 汽车的牵引力F =F阻= 1800N
5、某型号汽车发动机的额定功率为60kW,在水平路面上行使时受到的阻力是1800N,求发动机在额定功率下汽车匀速行使的速度.在同样的阻力下,如果行使速度只有54km/h,发动机输出的实际功率是多少
F
P
v =
1800
60000
= m/s=33.3m/s=120km/h
v’=54km/h=15m/s
以较低的速度行使时,
∴ P’ =Fv’ =1800×15W=27kW
注意：汽车的功率就是汽车牵引力的功率