2021-2022学年高一下学期物理粤教版（2019）必修第二册4.2功率课件

(共32张PPT)
高一—粤教版—物理必修二—第四单元
4.2 功率
万里长城
三峡大坝
火神山医院
282年
15年
10天
做功快慢的描述
物理学上把力对物体所做的功W与做功所用时间t之比，称为功率，用符号P表示。
1.标量，有正负，但不表示方向和大小。
2.国际单位：W（瓦特） 1W=1J/s
平均功率
当t 很小很小时，s/t为瞬时速度
1kW=1000W
做功快慢的描述
物理学上把力对物体所做的功W与做功所用时间t之比，称为功率，用符号P表示。
2.国际单位：W（瓦特） 1W=1J/s
平均功率
瞬时功率
1kW=1000W
F与v同向时，P=Fv；
F与v反向时，P=-Fv；
1.标量，有正负，但不表示方向和大小。
1.公式P=Fvcosθ中的F是指合力还是某一个力？
2.公式P=W/t和P=Fvcosθ都可以用来计算功率，它们在应用时有什么区别？
·P=W/t应用于某个过程，计算的是平均功率，特别要注意过程；
·P=Fvcosθ应用于某个时刻，计算的是瞬时功率，特别要注意夹角；
·P=Fvcosθ也可以求平均功率，此时须：F为恒力，v为平均速度。
讨论与交流1 P86
如图所示，质量为m＝2 kg的木块在倾角θ＝37°的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，g取10 m/s2，求：
(1)前2 s内重力的平均功率；
(2)2 s末重力的瞬时功率．
解：（1）受力分析如图，设木块下滑的加速度为a。
由牛顿第二定律得
2s内木块下滑的位移为 s= at2
故平均功率为
mgsin37°-μmgcos37°=ma
例题1
例题1
解：（2）设2s末木块的速度为v。
由匀变速直线运动规律 得 v=at
此时重力与速度的夹角为θ=53°
故2s末的瞬时功率为
P=mgvcos53°
用平均速度求平均功率。
V均 =2m/s
故平均功率为P=mgV均cos53°
=24W
=48W
如图所示，质量为m＝2 kg的木块在倾角θ＝37°的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，g取10 m/s2，求：
(1)前2 s内重力的平均功率；
(2)2 s末重力的瞬时功率．
功率与力、速度
P：发动机的输出功率
F：发动机产生的动力，也叫牵引力
v：汽车行驶的速度
P出≤P额
1、当一辆手动挡汽车要上一个斜坡时，司机往往会以“低挡”行驶，这是什么原理？
2、我国电动自行车的“新国标”要求电机功率要小于400W，这有何科学依据？
讨论与交流2
选择低挡，使汽车行驶的速度较小。根据P=Fv，在P一定时，v越小，F越大，因此爬坡用低挡是为了获得更大的牵引力。
电动车启动时车速v很小，根据P=Fv，输出功率P越大，产生的牵引力就越大，此时电动车的加速度也会比较大，在密集人群中容易发生交通意外。因此要限制电机功率。
1.汽车以恒定功率启动时，它会如何运动？（假设阻力不变）
加速度减小的加速运动
v
t
O
vm
当a=0时，F=f，不再加速，此时速
度最大，则
汽车启动问题
2.汽车以恒定加速度启动时，它会如何运动？（假设阻力不变）
第一阶段
匀加速直线运动
P =Pm
第二阶段
加速度减小的加速运动
当a=0时，F=f，v最大，
则
v
t
O
t1
v1
vm
t2
汽车启动问题
下表是一辆电动车的部分技术指标，其中的额定车速是指电动车满载的情况下，在平直道路上以额定功率匀速行驶时的速度。
请根据表中的数据，完成下列问题(g取10m/s2)。
(1)在行驶的过程中，电动车受到的阻力是车重(包括载重)的k倍，假定k是定值，试推算k的大小；
(2)若电动车以额定功率行驶，求速度为3 m/s时的加速度是多少？
(3)若电动车以0.3m/s2从静止出发，求匀加速运动持续的时间是多少？
额定车速 18 km/h 电源输出电压 ≥36 V
整车质量 40 kg 充电时间 6～8 h
载重 80 kg 电动机的额定输出功率 180 W
电源 36 V/12 Ah 电动机的额定工作电压/电流 36 V/6 A
例题2
关键信息：Pm=180W，vm=18km/h=5m/s，m=120kg。
（1）电动车达到最大速度时匀速，牵引力等于阻力，
则有 F=f=kmg
而 Pm=Fvm
联立解得 k=0.03
（2）电动车速度为v=3m/s时，牵引力为
由牛顿第二定律得 F-f=ma
且f=kmg
联立解得 a=0.2m/s2
(1)电动车受到的阻力是车重(包括载重)的k倍，试推算k的大小；
(2)若电动车以额定功率行驶，求速度为3 m/s时的加速度是多少？
（3）若电动车以a1=0.3m/s2做匀加速直线运动，设牵引力为F1，
则有 F1-f=ma0
解得 F1=60N
设功率达到最大值时电动车速度为v1，由Pm=F1v1
得 v1=3m/s
由运动学公式得v1=a1t1
解得 t1=10s
(3)若电动车以0.3m/s2从静止出发，求匀加速运动持续的时间是多少？
关键信息：Pm=180W，vm=18km/h=5m/s，m=120kg。
第一次工业革命是蒸汽机的应用，在生产生活实践中，蒸汽动力代替了马力和人力，大大提高了工作效率；
第二次工业革命是电气化的应用，电力代替了蒸汽动力，其工作效率又得到大幅度提升，比如大型收割机的应用，使得几百亩地只需要几个工人操作几台机器就可以快速收割。目前各行各业以及生活当中，根本离不开电力；
第三次工业革命是原子能、空间技术、计算机信息技术等应用。最简单的，捎个话再也不用飞鸽传书，一个电话就行；见个人再也不用长途跋涉，一个视频就可以了；超市买单、餐厅点餐再也不用掏钱包看菜单了，手机一扫搞定；
第四次工业革命是以人工智能为主。以前建房子需要10几个人，现在使用3d打印，只需要2个人；以前工厂需要上百个工人，现在建好流水线，只需要几个人管理好机器人就行；以前物流运输需要许多工人指挥操作，现在应用智能化技术，机器给你自动识别、分拣、运输…有了自动驾驶技术，连开车都不用你亲自动手了…
生产和生活中常见机械的功率
手机通话 风扇 电吹风 家用汽车 高铁 航空发动机
航空发动机启动1s钟，发动机做了多少功？
1年3个月
这些能量能够让你的手机通话多长时间？
5W
60W
600W~2000W
50kW~180kW
8×106 W
2×108 W
2×108 J
学习贵在坚持!
故不积跬步，无以至千里；不积小流，无以成江海。骐骥一跃，不能十步；驽马十驾，功在不舍。锲而舍之，朽木不折；锲而不舍，金石可镂。
荀子《劝学》
单位 瓦特，用W表示。1W=J/s ； 1kW=1000W
意义 描述力做功快慢的物理量
模型 汽车启动问题分析
平均功率
瞬时功率
某段时间
某个时刻
小结
谢 谢
高一—粤教版—物理必修二—第四单元
广州市第二中学 郑扬威
4.2 功率（答疑）
引体向上是《国家学生体质健康标准》中规定的男生测试项目之一。学从最低点竖直引体向上，到达最高点后再回到最低点，这就完成一个引体向上。小明同学质量为55kg，每次引体向上时重心上升约0.5m，向上用时0.5s，下降用时0.3s，每次在最低点停留时间为0.4s，不考虑最高点停留时间，重力加速度g取10m/s2，则小明完成10个引体向上需要克服重力做功的功率约为（ ）
A．23W B．150W C．237W D．550W
【习题一】
m=55kg，重心上升h=0.5m，n=10次，g=10m/s2。
错解：认为克服重力做功只在上升过程，因此只考虑上升时间，即
正解：时间指的是该过程所花的时间，还需要特别注意，停留时间只有9次，即
【习题一】
高空坠物是生活中常见的不良现象之一，容易造成的人身安全事故。假设，一个熊孩子将一个鸡蛋从5楼地板处自由下落，幸运的是，最终落在草坪上。该鸡蛋质量约60g，g取10m/s2，每层楼约3.2m，求：
（1）下落过程重力对鸡蛋做功的功率？
（2）如果鸡蛋是平抛出去，则落地瞬间
重力的功率和自由落体时相比，是否一样？
【习题二】
关键信息：自由落体，下落高度H=4h，m=0.06kg
（1）下落过程重力对鸡蛋做功的功率？
解法一：利用P=W/t。
解法二：利用P=Fv平均。
重力做功为W=mgH=7.68J，
下落时间为
代入公式得 P=4.8W
鸡蛋做匀加速直线运动，落地瞬间速度大小为
故P=mgv平均= =4.8W
【习题二】
关键信息：自由落体，下落高度H=4h，m=0.06kg
（2）如果鸡蛋是平抛出去，则落地瞬间重力的功率和自由落体时相比，是否相等？
解：自由落体时，由（1）得，落地瞬间鸡蛋速度为v=16m/s，
故此时功率为 P1=mgv=9.6W
若是平抛，设落地瞬间速度为v，与重力夹角为θ，则
重力的瞬时功率为P2=mgvtcosθ=mgv=9.6W
因此，两次鸡蛋落地瞬间功率相等。
【习题二】
铭牌中的电动摩托车，其最大输出功率恒为P=900W。某次驾驶员在水平地面行驶，测得电动车最大速度为v1=54km/h。当驾驶员沿着一平直斜坡行驶时，测得电动车最大速度为v2=36km/h。假设行驶过程中阻力不变(含空气阻力和地面阻力)，驾驶员质量为57kg，重力加速度g取10m/s2，求：
（1）斜坡倾角的正弦值；
（2）在水平面行驶时，当车速为v3=18km/h时，电动车的加速度多大？
【习题三】
铭牌中的电动摩托车，其最大输出功率恒为P=900W。某次驾驶员在水平地面行驶，测得电动车最大速度为v1=54km/h。当驾驶员沿着一平直斜坡行驶时，测得电动车最大速度为v2=36km/h。假设行驶过程中阻力不变(含空气阻力和地面阻力)，驾驶员质量为57kg，重力加速度g取10m/s2，求：
（1）斜坡倾角的正弦值；
（2）在水平面行驶时，当车速为v3=18km/h时，电动车的加速度多大？
解：（1）设阻力为f，斜坡倾角为θ，车载总质量为m，则m=160kg。
v1=54km/h=15m/s，v2=36km/h=10m/s
在水平地面时，有
P=F1v1 且 F1=f
在平直斜坡时，有
P=F2v2 且 F2=(f+mgsinθ)
代入数据解得
sinθ=3/16， f=60N
【习题三】
铭牌中的电动摩托车，其最大输出功率恒为P=900W。某次驾驶员在水平地面行驶，测得电动车最大速度为v1=54km/h。当驾驶员沿着一平直斜坡行驶时，测得电动车最大速度为v2=36km/h。假设行驶过程中阻力不变(含空气阻力和地面阻力)，驾驶员质量为57kg，重力加速度g取10m/s2，求：
（1）斜坡倾角的正弦值；
（2）在水平面行驶时，当车速为v3=18km/h时，电动车的加速度多大？
解：（2）由（1）得 阻力f=60N，v3=18km/h=5m/s。
F3-f=ma
又因为
P=F3v
代入数据解得
a=0.75m/s2
设加速度为a，则有
【习题三】
谢 谢