4.2 功率 课件 高一下学期物理粤教版（2019）必修第二册（33张PPT）

4.2 功率
做功快慢的描述
在工地，用三种方式,将1吨的材料从地面搬到五楼
一：由搬运工搬运,用时3小时
二：用起重机搬运,用时15分钟
三：用升降机搬运,用时5分钟
(1)三种方式搬运,对材料做功是否相同?
(2)三种方式对应的时间不同,做功的快慢如何描述?
（2）理解：做功除以对应的时间。
（3）公式：
（4）单位:
瓦特（W）
（1）定义：力对物体做功快慢的物理量。
一、功率（标量）
(平均功率)
小球在恒力F拉动，以v匀速直线运动了一段时间t，计算这段时间内F做功的功率?
二、功率和速度的关系
W＝Fscos θ
P＝
t
W
P＝Fvcosθ
P＝
t
Fscosθ
v＝
t
S
二、功率和速度的关系
当F与v的夹角为θ时
P＝F v cosθ
公式 P = F v的理解
1、P 一定，F 和 v 有什么关系？
2、F 一定，P 和 v 有什么关系？
3、v 一定，F 和 P 有什么关系？
反比
正比
正比
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
讨论：
分别可以用哪个公式求平均功率和瞬时功率？
(平均功率)
P＝Fvcosα
(多用于瞬时功率)
PS：必须受力分析
1.瞬时功率计算要结合牛二定律——求a；
2.通过速度公式vt = v0 + at计算瞬时速度。
3.如果F和v不同向，将它们投影到同一方向进行计算。将v投影到力的方向上。
练习1、质量m=3kg的小球，在力F=6N的作用，在光滑的水平面从静止开始运动，运动时间t=3s，求：
（1）力F在t=3s内对小球做的功；
（2）力F在t=3s内对小球做功的平均功率；
（3）力F在3s末对小球做功的瞬时功率。
【答案】54J，18W ，36W
v
机车的两种启动提速方式
机车在行驶的过程中，发动机的最大功率等于额定功率。
1、恒定功率启动
2、恒定加速度启动
PS：发动机是牵引力的动力来源。
思考：
请一位同学描述跑步：描述从静止加速达到速度最大（假设加速过程用了T1秒），达到最大速度vmax后，该同学继续以最大速度跑了T2秒。
PS：使用v-t图像来描述。
思考：
双腿是人的牵引力的动力来源。
v
机车的启动
P = F牵 v
F合 = ma
F牵 - f阻 = ma
v
汽车的功率
瞬时速度
P = F牵 v
（1）如果功率恒定，速度增大，F牵减小；
（2）如果F牵恒定，速度增大，功率就增大。
发动机的功率
v
汽车的功率
车的加速度
F合 = ma
F牵 - f阻 = ma
（1）如果F牵恒定，加速度恒定；
（2）如果功率P恒定，F牵减小，加速度减小
P = F牵 v
v
机车的两种启动方式
1、恒定功率启动（P不变）
P
t
P额
v
解题思路
1、恒定功率启动（P不变）
1.研究对象：【对A分析】
2.运动段：【从a运动到b；或者A从xx状态运动到xx状态】
3.受力分析：【A受力：1.重 2.弹 3.摩擦 4.其他】
4.列式子：【一般三个式子】
平衡：
不平衡：牛二定律【F合 = ma】F牵 - f阻 = ma
F牵 = ????额 ???? 即 ????额 ???? - f阻 = ma
PS : 涉及机车题目，一定要分析匀速阶段
【F牵 = f阻 ，即f阻 = ????额 ????????????????】。
?
练习2
练习2
汽车发动机的额定功率为30kw，质量为2000kg，当汽车在水平面上行驶时受到阻力位车重的0.1倍，求：
（1）汽车在路面上能达到的最大速度；
（2）当汽车速度达到10m/s时，加速度多大？
v
机车的两种启动方式
2、恒定的加速度（F牵 ）启动
（先a不变，后P不变）
t
此时匀加速对应的速度Vm’不是全程最大速度，因为此时牵引力仍大于阻力，汽车仍可以继续加速，但此时汽车的加速就属于以额定功率方式的加速。
P
t
P额
v
解题思路
2、恒定加速度启动
1.研究对象：2.运动段：3.受力分析：
4.列式子：
平衡：
不平衡：牛二定律【F合 = ma】F牵 - f阻 = ma
F牵 = ????额 ???? 即 ????额 ???? - f阻 = ma
PS后方高能预警 ！！！
?
2、恒定加速度启动
PS 1: 涉及机车题目，一定要分析匀速阶段
【F牵 = f阻 ，即f阻 = ????额 ????????????????】。
PS 2: 求匀加速阶段最大速度Vm’，此时功率刚好达到最大额定功率。 即 ????额 ????????， - f阻 = ma
PS 3：求匀加速过程时间t：由速度公式Vm’= v0 + at（v0=0）
PS 4：牵引力在匀加速过程的做功：
W = F牵 * s（位移公式 s = ???????? at2）
PS 5: 已知某一时刻速度V瞬和a，求对应功率的大小。
a.若V瞬 > Vm’，则该时刻对应功率为P额
b.若V瞬 < Vm’，结合牛2定律可以转换得到????求
????求 ????瞬， - f阻 = ma
?
练习3、质量为2000kg、额定功率为80kW的汽车，在平直公路上行驶中的最大速度为20m/s.若汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度大小为2 m/s2，运动中的阻力不变．求：
(1)汽车所受阻力的大小；
(2)汽车做匀加速运动的时间；
(3)3 s末汽车的瞬时功率；
(4)汽车在匀加速运动中牵引力所做的功．
(1)以最大速度行驶时,牵引力和阻力大小相等
根据Pe＝fvm
可得f＝4000N．
(3)由于3s末的速度v＝at'＝6m/s
故此时的功率为P＝Fv＝4.8×104 W
(2)设匀加速运动的时间为t，则t时刻的速度为
vm'＝at，
这时汽车的功率为额定功率,Pe＝Fvm'
牵引力由F－f＝ma得F＝8000N
得t＝5s
(4)牵引力所做的功
W＝Fl＝F×????????at2＝8000×????????×2×52J＝2×105J