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第4节 功率
第九章 机械和功
新知导入
坐电梯
走楼梯
从一楼到5楼,坐电梯和走楼梯哪一个更快呢?
想想议议
1.知道功率概念。
2.能说出功率的物理意义。
3.知道生活中一些运动物体的功率。
4.能写出功率的定义式,并进行简单计算。
学习目标
人与起重机,哪个做功快?你是怎样比较出来的?
在相同的时间内,做功多少不一样。
如果人与起重机在不同时间内做不同的功,该如何比较人和起重机做功的快慢?(可以类比运动快慢的比较)
思考讨论:
甲 乙 丙
砖数(块) 20 20 15
做功(J)
时间(min) 10 20 20
600
450
600
甲、乙做功相同,甲所用时间少,甲做功快。
1.甲、乙做功谁快?
2.乙、丙做功谁快?
乙、丙所用时间相同,乙所做的功多,乙做功快。
3.甲、丙做功谁快?
所用时间不同,所做的功不同,如何比较?
比较相同时间内做功的多少
比较做功的快慢
一
新知学习
甲 乙 丙
砖数(块) 20 20 15
做功(J)
时间(min) 10 20 20
600
450
600
60
30
22.5
所做的功
时间
(J/min)
功
做功时间
1个单位时间内做的功
由以上表格可知:甲在单位时间内所做的功最快
1.定义:
功与做功所需时间之比叫做功率。
2.物理意义:
表示物体做功快慢的物理量。
3.公 式:
P =
W
t
4.单 位:
国际单位:瓦特 ,符号 W
常用单位:千瓦 (kW)、兆瓦(MW)
换算关系:1kW=103W 1W=1J/s
功 率
二
人物故事:单位瓦特的来历
在瓦特之前,已经有纽科门发明的蒸汽机,但是消耗大而效率低,瓦特花了10年时间,研制出精巧实用的新型蒸汽机,由此把英国带入了工业革命。无论是冶金、矿山、纺织还是交通运输,都开始使用蒸汽机来替代人和牲畜,为了纪念瓦特这位伟大的发明家,人们把常用的功率单位定为瓦特,简称瓦。
瓦特 James Watt
英国 1736-1819
一般机器上都有一个小牌子叫做铭牌,上面标有一些数据,功率是其中的一项。
功率1.2kW表示什么物理意义?
表示物体在1s内做功1200J。
抽水机
铭 牌 型 号 5C11
流 量 52m3/h
吸 程 10m
功 率 1.2kW
生活中常见的运动物体的功率
长时间运动时人的功率为数十瓦,优秀运动员短时间的功率可达1kW。
长时间运动时马的功率为数百瓦。
小轿车发动机的功率可达100kW以上。
飞机发动机的功率可达1000kW以上。
万吨级远洋货轮发动机的功率可达10000kW以上。
你能分别说出这些功率的物理意义吗?
分析
思考
由 P=W/t 可知,要测量功率,
必须测量爬楼梯所做的功W和所用的时间t。
要测自已上楼的功,
根据功的公式W=Gh,
需要知道体重G和楼的高度h,
还需要测出自己的质量m、楼层的高度h。
1. 测量功率的公式?
2. 指出应测量的物理量?
3. 应选择的测量工具?
设计实验,如何测量出你爬楼梯的功率?
实验器材:体重计,皮尺,秒表。
实验步骤:
(1)用体重计测出自己的质量 m,求出自己的重力 G 。
(2)用皮尺测出所登楼层的高度 h 。
(3)用秒表测出自己上楼所用的时间 t 。
(4)用公式 求出人上楼的功率 P 。
【例题】大石头质量为6 t,起重机的吊钩在15 s 内将大石头匀速提升了 1 m,起重机提升大石头的功率是多少?
解 :因为起重机匀速,大石头所受的拉力与所受的重力相等,
即F = G = mg = 6×103 kg×10 N/kg = 6×104 N
石头在拉力方向上移动的距离 s =1m
拉力做的功是W = Fs = 6×104 N ×1 m = 6×104 J
起重机提升大石头的功率是
功率的计算
三
问题:为什么汽车上坡时,司机经常用换低挡的方法减小速度?
汽车受牵引力F,沿牵引力方向做匀速直线运动时:
牵引力F的功率:
P=Fv (1W=1N×1m/s)
上坡时司机将变速档换到低速档位上(v减小),是为了使汽车获得较大的牵引力
功率
功率
功与做功所需时间之比叫做功率
物理意义
表示物体做功快慢的物理量
功率的表达式
P =
W
t
P =Fv
课堂小结
课堂练习
1.使用机械做功时,下面说法正确的是( )
A.功率大的机器一定比功率小的机器做功多
B.功率大的机器一定比功率小的机器做功时间少
C.功率小的机器一定比功率大的机器做功慢
D.以上说法都不对
C
2.如图所示,甲、乙两人举起相同质量的杠铃所用的时间相等,则( )
A.甲的功率较大
B.乙的功率较大
C.甲、乙的功率相等
D.无法比较
A
3.质量为50kg的物体,用50N的水平推力使它在粗糙水平面上以2m/s的速度匀速移动10m。问(1)推力的功率多大?
(2)重力的功率多大?
解:(1)t=s/v=10m/2m/s=5s
W=Fs=50NX10m=500J
P=W/t=500J/5S=100W
(2)因为在重力方向上没有通过距离,所以W=0,P=0。