8.1 功与功率（第2课时）-课件 (共21张PPT) —2023-2024学年人教版（2019）高中物理必修二
文档属性
| 名称 | 8.1 功与功率（第2课时）-课件 (共21张PPT) —2023-2024学年人教版（2019）高中物理必修二 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 4.8MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-04-12 10:31:36 | ||
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文档简介
(共21张PPT)
中物理
§8.1 功和功率
（第二课时）
课堂引入
3.单位：在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，符号是W。
1W＝1J/s，技术上常用千瓦（kW），1kW＝1000W，1马力=735W
1.定义：力对物体做的功W，跟完成这些功所用时间t的比值叫功率.
4.物理意义：反映力对物体做功的快慢。
比值定义法
5.说明：功率是标量。
一、功率
2.定义式：
这个公式变形后给我们提供了一种求功的方法，即 W=pt．
说明：即使是同一个力做功，做功的功率也可能是变化的，在一段时间内力对物体做功的功率，实际上是这段时间内力对物体做功的平均功率。
平均功率：描述一段时间内做功的平均快慢
P＝
t
W
当 t 很短很短时，此式表示瞬时功率
当 t 表示一段时间时，此式表示平均功率
二、平均功率和瞬时功率
瞬时功率：表示在某一时刻做功的快慢
汽车以额定功率在平直公路行驶时，若前方遇到了一段较陡的上坡路段，汽车司机要做好什么调整，才能确保汽车驶到坡顶？为什么？
观察与思考
换低档后，牵引力更大、速度变慢，P、F、v之间似乎有某种联系
一个物体在水平恒力F的作用下，以速度v匀速直线运动了一段时间t，试求这段时间t内恒力F做功的功率。
思考与推理
F
v
不过，在发动机功率一定时，通过减小速度提高牵引力或通过减小牵引力而提高速度，效果都是有限的。所以，要提高速度和增大牵引力，必须提高发动机的额定功率，这就是高速火车、汽车和大型舰船需要大功率发动机的原因。
W＝FLcosα
P＝
t
W
P＝Fvcosα
P＝
t
FLcosα
v
F
α
v1
v2
F
α
v
F2
F1
P＝vFcosα
P＝Fvcosα
v＝
t
L
功率与速度的关系
功率与速度的关系
P＝F v cosα
若v表示瞬时速度，则P 表示瞬时功率
若 v表示平均速度，则P 表示平均功率
当F 与v 同方向时（α＝0 ），P＝Fv
【例1】 如图所示，质量为 20 kg 的小孩坐在雪橇上，现用一个与水平方向成 α=37°、大小为 60 N 的力 F 拉着雪橇，沿水平地面从静止开始向右运动，以 a = 0.5 m/s2 的加速度做匀加速直线运动。已知雪橇的质量为 20 kg，cos 37°= 0.8 。求:
（1）2 s 内雪橇上各力做的功。
（2）2 s 内拉力 F 做功的平均功率。
【解】（1）2s内雪橇的位移：x=at2/2=1m
重力做功为零，支持力做功为零
拉力F做功为：WF=Fx·cosα=48 J
摩擦力f=Fcosα-(m+M)a=28 J
摩擦力f 做功为：Wf= -fx= -28 J
（2）2s内拉力F的平均功率为：P=WF/t=24 W
1.额定功率：是指机器正常工作时的最大输出功率，也就是机器铭牌上的标称值。
2.实际功率：是指机器在工作中实际输出的功率。
【例2】 发动机的额定功率是汽车长时间行驶时所能输出的最大功率。某型号汽车发动机的额定功率为 60 kW ，在水平路面上行驶时受到的阻力是1 800 N，求发动机在额定功率下汽车匀速行驶的速度。假定汽车行驶速度为 54 km/h 时受到的阻力不变，此时发动机输出的实际功率是多少？
F
f
【解】汽车在水平路面上匀速行驶时，受到的牵引力F=f=1800 N
由于 P＝F v ，所以额定功率下的速度为：
v=P / F=33.3 m/s=120 km/h
当汽车以速度 v = 54 km/h = 15 m/s 行驶时，有：
输出功率P＝F v =27kW
2.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。例如：汽车的功率就是汽车牵引力的功率，起重机吊起货物的功率就是钢绳拉力的功率。
1.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。
类型1：机车以恒定功率 P 启动
专题：机车启动问题
P＝F v
发动机的实际功率
发动机的牵引力
机车的瞬时速度
当F=F阻时，
a＝0 ，v达到最大
保持
vm
匀速
v
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
对关键时刻和关键位置进行图像分析：
vm
v
t
0
P
t
0
功率恒定不变
类型2：机车以恒定加速度 a 启动
当F= F阻时，
a＝0 v 达到最大
保持
vm
匀速
F＝
v
P额
a＝
m
F－F阻
↑
→
↓
v
↑
↓
→
→
↓
vm＝
F阻
P额
加速度逐渐减小的变加速直线运动
匀速直线运动
a＝
m
F－F阻
→
→
→
→
F
→
v
↑
P＝F v
↑
↑
→
当P= P额时，保持P额继续加速
匀加速直线运动
v
t
0
vm
P
t
0
功率先增大后不变
例. 汽车发动机的额定功率为60KW，汽车的质量为5t，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.1倍，g=10m/s2。汽车保持额定功率不变从静止启动后:
①汽车所能达到的最大速度是多大？
②当汽车的速度为5m/s时加速度多大？
③当汽车的加速度为2m/s2时速度多大？
② v=5m/s时，F=P/v=12000N，根据牛顿第二定律得a=(F-f )/m=1.4m/s2；
③ 加速度 a=2m/s2时，牵引力F=ma+f=15000N，此时v=P/F=4m/s。
① 阻力 f=0.1×mg=5000N，速度最大时，F=f，此时速度v=P/F=12m/s；
1.对公式P=Fv的理解，下列说法中正确的是（ ）
A．F一定是物体所受的合力
B．P一定是合力的功率
C．此公式中F与v必须同方向
D．此公式中F与v可以成任意夹角
【正确答案】C
2.质量为m=10kg的物体放在粗糙的水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数为 =0.25，现在大小为F=45N的水平拉力作用下从静止开始运动，通过一段s=4m的位移（g=10m/s2）求：
(1)该过程中拉力做的功及功率；
(2)该过程摩擦力做的功及功率；
(3)该过程合力做的功及2s末的功率。
【答案】(1) 180J， 90W；
(2) -100J，-50W;
(3) 80J, 80W;
3.如图所示，某同学的质量为50kg，自行车的质量为15kg，设该同学骑自行车在平直路面上匀速行驶时所受阻力为人车总重的4%，克服阻力做功的功率为260W。取重力加速度g=10m/s2，该自行车匀速行驶的速度大小。
【答案】10m/s
中物理
§8.1 功和功率
（第二课时）
课堂引入
3.单位：在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，符号是W。
1W＝1J/s，技术上常用千瓦（kW），1kW＝1000W，1马力=735W
1.定义：力对物体做的功W，跟完成这些功所用时间t的比值叫功率.
4.物理意义：反映力对物体做功的快慢。
比值定义法
5.说明：功率是标量。
一、功率
2.定义式：
这个公式变形后给我们提供了一种求功的方法，即 W=pt．
说明：即使是同一个力做功，做功的功率也可能是变化的，在一段时间内力对物体做功的功率，实际上是这段时间内力对物体做功的平均功率。
平均功率：描述一段时间内做功的平均快慢
P＝
t
W
当 t 很短很短时，此式表示瞬时功率
当 t 表示一段时间时，此式表示平均功率
二、平均功率和瞬时功率
瞬时功率：表示在某一时刻做功的快慢
汽车以额定功率在平直公路行驶时，若前方遇到了一段较陡的上坡路段，汽车司机要做好什么调整，才能确保汽车驶到坡顶？为什么？
观察与思考
换低档后，牵引力更大、速度变慢，P、F、v之间似乎有某种联系
一个物体在水平恒力F的作用下，以速度v匀速直线运动了一段时间t，试求这段时间t内恒力F做功的功率。
思考与推理
F
v
不过，在发动机功率一定时，通过减小速度提高牵引力或通过减小牵引力而提高速度，效果都是有限的。所以，要提高速度和增大牵引力，必须提高发动机的额定功率，这就是高速火车、汽车和大型舰船需要大功率发动机的原因。
W＝FLcosα
P＝
t
W
P＝Fvcosα
P＝
t
FLcosα
v
F
α
v1
v2
F
α
v
F2
F1
P＝vFcosα
P＝Fvcosα
v＝
t
L
功率与速度的关系
功率与速度的关系
P＝F v cosα
若v表示瞬时速度，则P 表示瞬时功率
若 v表示平均速度，则P 表示平均功率
当F 与v 同方向时（α＝0 ），P＝Fv
【例1】 如图所示，质量为 20 kg 的小孩坐在雪橇上，现用一个与水平方向成 α=37°、大小为 60 N 的力 F 拉着雪橇，沿水平地面从静止开始向右运动，以 a = 0.5 m/s2 的加速度做匀加速直线运动。已知雪橇的质量为 20 kg，cos 37°= 0.8 。求:
（1）2 s 内雪橇上各力做的功。
（2）2 s 内拉力 F 做功的平均功率。
【解】（1）2s内雪橇的位移：x=at2/2=1m
重力做功为零，支持力做功为零
拉力F做功为：WF=Fx·cosα=48 J
摩擦力f=Fcosα-(m+M)a=28 J
摩擦力f 做功为：Wf= -fx= -28 J
（2）2s内拉力F的平均功率为：P=WF/t=24 W
1.额定功率：是指机器正常工作时的最大输出功率，也就是机器铭牌上的标称值。
2.实际功率：是指机器在工作中实际输出的功率。
【例2】 发动机的额定功率是汽车长时间行驶时所能输出的最大功率。某型号汽车发动机的额定功率为 60 kW ，在水平路面上行驶时受到的阻力是1 800 N，求发动机在额定功率下汽车匀速行驶的速度。假定汽车行驶速度为 54 km/h 时受到的阻力不变，此时发动机输出的实际功率是多少？
F
f
【解】汽车在水平路面上匀速行驶时，受到的牵引力F=f=1800 N
由于 P＝F v ，所以额定功率下的速度为：
v=P / F=33.3 m/s=120 km/h
当汽车以速度 v = 54 km/h = 15 m/s 行驶时，有：
输出功率P＝F v =27kW
2.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。例如：汽车的功率就是汽车牵引力的功率，起重机吊起货物的功率就是钢绳拉力的功率。
1.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。
类型1：机车以恒定功率 P 启动
专题：机车启动问题
P＝F v
发动机的实际功率
发动机的牵引力
机车的瞬时速度
当F=F阻时，
a＝0 ，v达到最大
保持
vm
匀速
v
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
对关键时刻和关键位置进行图像分析：
vm
v
t
0
P
t
0
功率恒定不变
类型2：机车以恒定加速度 a 启动
当F= F阻时，
a＝0 v 达到最大
保持
vm
匀速
F＝
v
P额
a＝
m
F－F阻
↑
→
↓
v
↑
↓
→
→
↓
vm＝
F阻
P额
加速度逐渐减小的变加速直线运动
匀速直线运动
a＝
m
F－F阻
→
→
→
→
F
→
v
↑
P＝F v
↑
↑
→
当P= P额时，保持P额继续加速
匀加速直线运动
v
t
0
vm
P
t
0
功率先增大后不变
例. 汽车发动机的额定功率为60KW，汽车的质量为5t，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.1倍，g=10m/s2。汽车保持额定功率不变从静止启动后:
①汽车所能达到的最大速度是多大？
②当汽车的速度为5m/s时加速度多大？
③当汽车的加速度为2m/s2时速度多大？
② v=5m/s时，F=P/v=12000N，根据牛顿第二定律得a=(F-f )/m=1.4m/s2；
③ 加速度 a=2m/s2时，牵引力F=ma+f=15000N，此时v=P/F=4m/s。
① 阻力 f=0.1×mg=5000N，速度最大时，F=f，此时速度v=P/F=12m/s；
1.对公式P=Fv的理解，下列说法中正确的是（ ）
A．F一定是物体所受的合力
B．P一定是合力的功率
C．此公式中F与v必须同方向
D．此公式中F与v可以成任意夹角
【正确答案】C
2.质量为m=10kg的物体放在粗糙的水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数为 =0.25，现在大小为F=45N的水平拉力作用下从静止开始运动，通过一段s=4m的位移（g=10m/s2）求：
(1)该过程中拉力做的功及功率；
(2)该过程摩擦力做的功及功率；
(3)该过程合力做的功及2s末的功率。
【答案】(1) 180J， 90W；
(2) -100J，-50W;
(3) 80J, 80W;
3.如图所示，某同学的质量为50kg，自行车的质量为15kg，设该同学骑自行车在平直路面上匀速行驶时所受阻力为人车总重的4%，克服阻力做功的功率为260W。取重力加速度g=10m/s2，该自行车匀速行驶的速度大小。
【答案】10m/s