8.1功与功率 课件（23张PPT）

功和功率
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
贴近生活 寻找功率
0
力对物体做功的求解公式是什么？
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 +······
回顾复习 引入新知
0
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
哪一个做功快呢？
做功相同，时间越短，做功越快
功率
1
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
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
功率
1
1、定义：功与完成这些功所用时间的比值，叫作功率。
2、公式：
1 W＝1 J/s
3、物理意义：反映物体做功的快慢。
4、单位：瓦特（国际单位制）,简称瓦，符号是 W
5、功率是标量
功率
1
W＝Fl
P＝Fv
P＝
t
Fl
v＝
t
l
P ＝
t
W
若力与位移的方向在同一直线：
若力与位移的方向成某一角度 α 时 ：
W＝Flcosα
P＝Fvcosα
P＝
t
Flcosα
v＝
t
l
P＝
t
W
功率与速度的关系
2
v
F
α
v1
v2
F
α
v
F2
F1
P＝vFcos α
P＝Fvcos α
对公式：P＝Fvcos α的理解
功率与速度的关系
2
平均功率：描述在一段时间内做功的平均快慢
瞬时功率：表示在某一时刻做功的快慢
讨论：
分别可以用哪个公式求平均功率和瞬时功率？
（1）求平均功率
（v是平均速度）
（2）求瞬时功率
（v是瞬时速度）
比较常用
(对应一段时间或一个过程)
(对应一个时刻或一个位置)
平均功率和瞬时功率
3
例1 如图所示,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x,那么(　　)
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
√
平均功率和瞬时功率
3
例2 如图所示，质量为m＝2 kg的木块在倾角θ＝37°的足够长的固定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内重力做的功；
解析　木块下滑过程中，由牛顿第二定律得：
mgsin θ－μmgcos θ＝ma
联立解得：x＝4 m，a＝2 m/s2
所以重力在前2 s内做的功为W＝mgsin θ·x＝2×10×0.6×4 J＝48 J；
平均功率和瞬时功率
3
例2 如图所示，质量为m＝2 kg的木块在倾角θ＝37°的足够长的固定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：
(2)前2 s内重力的平均功率；
平均功率和瞬时功率
3
例2 如图所示，质量为m＝2 kg的木块在倾角θ＝37°的足够长的固定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：
(3)2 s末重力的瞬时功率.
解析　木块在2 s末的速度大小为
v＝at＝2×2 m/s＝4 m/s
2 s末重力的瞬时功率为
P＝mgsin θ·v＝2×10×0.6×4 W＝48 W.
平均功率和瞬时功率
3
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。
实际功率和额定功率
4
（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。
3、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
实际功率和额定功率
4
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
实际功率和额定功率
4
当F=F阻时，
a＝0 ，v达到最大
保持vm匀速
瞬时速度v
牵引力F＝
v
P
a＝
m
F－F阻
↑
↓
↑
↓
↓
vm＝
F阻
P
加速度逐渐减小的变加速直线运动
匀速直线运动
以额定功率 P额 启动
结论：在额定功率下，当汽车做匀速运动时，速度最大.
机车启动的两种方式
5
当F=F阻时，
a＝0 ，v达到最大
保持vm匀速
瞬时速度v
牵引力F＝
v
P
a＝
m
F－F阻
↑
↓
↑
↓
↓
vm＝
F阻
P
加速度逐渐减小的变加速直线运动
匀速直线运动
以额定功率 P额 启动
结论：在额定功率下，当汽车做匀速运动时，速度最大.
变加速
匀速
vm
v
t
O
机车启动的两种方式
5
变加速
匀速
vm
v
t
O
t
Pm
P
t
O
f阻
F
t
O
t
a
t
O
t
以额定功率 P额 启动
机车启动的两种方式
5
牵引力F牵一定
匀加速直线运动
达到最大速度 vm
变加速直线运动
P < P额，继续匀加速
v F
a
保持 P额 继续加速
达到 P额 时速度????′
?
F > f阻
速度 v
功率 P
先匀加速再变加速最后匀速，当 F = f阻 时速度最大
v = at
加速度恒定
以恒定牵引力启动
机车启动的两种方式
5
v
t
O
t1
匀速
变加速
匀加速
v1
vm
t2
Pm
P
t
O
F
t
O
a
t
O
f阻
t1
t2
t1
t1
t2
以恒定牵引力启动
机车启动的两种方式
5
例3 汽车发动机的额定功率为60 kW,其质量为 5×103 kg,在水平路面上行驶时受阻力恒定为5.0×103 N。试求:
(1)汽车所能达到的最大速度。
(2)若汽车以0.5 m/s2的加速度由静止开始做匀加速运动,则汽车受到的牵引力是多大?汽车匀加速运动的时间是多长?
机车启动的两种方式
5
答案：(1)12 m/s　(2)7 500 N　16 s
机车启动的两种方式
5