1.2功率（教学课件）(共34张PPT)-2024-2025学年鲁科版（2019）高中物理必修第二册

(共34张PPT)
第二节 功率
高中物理鲁科版（2019）必修第二册
教学课件
Teaching Courseware
20XX.XX.XX
第一章 功和机械能
PART.1
PART.2
PART.3
PART.4
素养目标
新课讲解
新课导入
经典例题
目录
CONTENTS
PART.2
PART.4
课堂练习
课堂小结
素养目标
1.理解功率概念及额定功率和实际功率的定义。
2.能利用公式P = Fv进行相关的计算。
3.掌握汽车实际运动过程中涉及功率的相关问题分析。
新课导入
在生产生活中，人们不仅关注做功的多少还关注做功的快慢。例如，要开挖一条隧道，我们可以采用什么办法挖通呢？借助挖掘机挖土比直接用人工挖土做功快得多。
本节我们将在初中物理的基础上进一步深化对功率的认识。
用挖掘机挖土
新课讲解
New lesson explanation
（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
1min
F
30s
哪一个做功快呢？
做功相同，时间越短，做功越快
新课讲解
（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。
哪一个做功快呢？
F
10m
F
5m
时间相同，做的功越多，做功越快
新课讲解
新课讲解
一、功率
1.定义：做功的快慢不仅与做功的多少有关，还与做这些功所耗费的时间有关。
物理学中将力所做的功 W 与完成这些功所用的时间 t 之比，称为功率，用符号 P 表示。
2.公式：
P ＝
3.单位：瓦特，简称瓦，符号是W，1W＝1J/s
常用千瓦（kW）作为功率的单位，1kW＝1000W。
4.物理意义：反映力对物体做功的快慢。
5.功率是标量
同时这个公式变形后给我们提供了一种求功的方法，即 W=pt
新课讲解
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
生活中的功率
新课讲解
短跑运动员能否用100m短跑的速度来完成5000m的赛跑路程呢？
短跑运动员在100米赛跑中，时间不过是十几秒，此时运动员的输出功率是正常时的数十倍，已经超负荷了，运动在5000米的长跑运动中，运动员不可能长时间超负荷运动。
这种现象说明了什么问题？
新课讲解
二、额定功率与实际功率
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（机器不一定在额定功率下工作）。
3.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。
新课讲解
例如，汽车爬陡坡时，如果要保持较大速度，实际功率就可能超过额定功率，这对动力机械有害，要尽量避免。汽车在平直公路上缓慢匀速行驶时，实际功率就往往小于额定功率。
那么在机车启动和运行过程中，发动机的功率是指的牵引力的功率还是合外力的功率
应该是指的牵引力的功率，因为发动机是提供牵引力的。
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。
新课讲解
一些机械的功率见表
机械的功率表示其做功的快慢。从表中可以看出，随着社会的发展和技术的进步，一些同类型机械的功率越来越大，表示其做功越来越快，即在同样的时间里能够做更多的功。
新课讲解
三、功率与力、速度之间的关系
当我们用恒力 F 推动书本，让书本在水平桌面上以速度v做匀速直线运动时，力 F 对书本做功的功率是多少？
力 F 的方向和书本位移的方向相同，推力 F 所做的功W＝Fs。根据功率的公式P＝可得 P＝，而其中＝v， 因此，推力F做功的功率
P＝Fv
P＝
t
Fl
v＝
t
l
W＝Fl
P ＝
t
W
新课讲解
从上面推导可见，公式中的 v 是平均速度，对应的功率 P 是 t 时间内的平均功率。
若时间间隔很小，我们可将平均速度看成瞬时速度，那么此时的功率 P 可看成该时刻的瞬时功率。
当物体受力为变力时，在力与速度方向相同的情况下，功率 P＝Fv 仍然成立，此时 v 为瞬时速度，F为相应时刻的力，P 则为对应的瞬时功率。
F2
F1
F
α
v
P＝vFcosα
“vcosα”整体可称为力方向上的速度
新课讲解
汽车准备上坡时，司机往往会增大油门，减慢速度（降低挡位），这是为什么？
(1)当机械发动机的功率一定时，牵引力与速度成反比，所以可以通过减小速度来增大牵引力；
(2)当汽车速度一定时，可通过加大油门，提高发动机的输出功率，来增大牵引力。
P＝Fvcosα
新课讲解
四、平均功率、瞬时功率
1.平均功率：描述一段时间内做功的平均快慢
表达式：（1）
（2）
(v:平均速度; α:力的方向与平均速度的方向的夹角）
2.瞬时功率：描述某一时刻做功的快慢
表达式：（1） （ t→0）
（2）
（v：瞬时速度；α：力的方向与瞬时速度方向的夹角）
新课讲解
当作用力方向与运动方向一致时，对 P=Fv 的讨论
2当力F一定时，P与v成正比，即速度越大，功率越大。
v
v
3.当功率P一定时，F与v成反比，即做功的力越大，其速度就越小
1.当速度v一定时 ，F与P成正比，即做功的力越大，它的功率越大
v
v一定：F∝P
F一定：P∝v
P一定：
新课讲解
求总功率的方法
（1）外力做的总功，等于各力做功的代数合
（2）外力做的总功，等于这些外力的合力做的功
新课讲解
探究：汽车启动问题
（1）以额定功率启动（P一定）
由公式 P＝Fv 可知，当功率 P一定时，力F与物体运动的速度v成反比。
例如，机械正常工作时的功率通常是一定的，车床在切削硬的工件时需要用较大的力，因此要降低车床的运转速度。
当 时，速度最大
F减小
a减小
新课讲解
（2）以恒定加速度启动（a一定）
当速度一定时，力F与功率 P成正比。
例如，汽车上坡时，司机可通过加大油门，提高发动机的输出功率来增大牵引力。
当时，功率不变
以额定功率加速
v 增大
P 增大
经典例题
Classic Example
经典例题
1.(瞬时功率分析)飞行员进行素质训练时，抓住秋千杆由水平状态开始下摆，到达竖直状态的过程，如图11所示，飞行员受重力的瞬时功率变化情况是
A.一直增大
B.一直减小
C.先增大后减小
D.先减小后增大
答案：C
解析　由瞬时功率计算式P＝Fvcos α可知，初状态P1＝0，最低点P2＝0，中间状态P＞0.所以瞬时功率变化情况是先增大后减小，故C正确.
经典例题
2.如图所示，某一百货商场内自动电梯以恒定速度v0匀速上升，一个质量为m的人沿电梯匀速往上走，在时间t内走完此电梯。若电梯长为L，电梯斜面倾角为α，则 (　　 )
A.电梯对该人做功为 mgLsinα
B.电梯对该人做功为 mgv0tsinα
C.重力的功率为
D.重力的功率为 mgv0sinα
BC
经典例题
解析：人做匀速运动，受到重力和电梯的支持力，为了方便将这个运动分成电梯先开动一段时间和电梯不动人走一段时间，后一段时间内，支持力的作用点在人的脚上，在产生支持力的时候脚是没有位移的，这一段时间支持力不做功，只有前一段时间才符合功的定义，故此第一段做功就是全程电梯的做功，即W = mgv0tsinα，即A错误，B正确。
沿电梯向上，人做匀速运动，故此平均功率和瞬时功率是一样的。重力做功为 W = -mgLsinα，根据平均功率表达式 ，C正确；如果使用瞬时功率求解，P = Fvcos α，其中的速度是人对地的速度，故D错误。
经典例题
3.一个质量是1.0kg的物体，从地面上方20m高处开始做自由落体运动， (g取10m/s2)，求
(1)前1s和后1s重力对物体做功的功率各是多大？
(2)这2s时间内重力对物体做功的功率是多大？
P1=50W P2=150W
P3=100W
即使是同一个力做功，做功的功率也可能是变化的
解析
经典例题
2.有三个相同的小球，求从同一高度出发点到落地面上重力的平均功率P1、P2、P3的大小关系（忽略空气阻力）
mg
v0
mg
mg
v0
拓展、求三个小球落地时重力的瞬时功率P11、P22 、P33的大小关系？
因为 ，W1=W2=W3 ,t1=t2＜t3
所以P1=P2＞P3
课堂练习
Classroom Practice
课堂练习
1. 关于某力做功的功率，下列说法正确的是( )
A. 该力越大，其功率就越大
B. 该力在相等时间内做的功越多，其功率就越大
C. 功率越大，说明该力做的功越多
D. 功率越小，说明该力做功的时间越少
B
课堂练习
2. 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s，( )
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
F
A
F
B
D
课堂练习
3.如图所示，质量相同的两物体从同一高度由静止开始运动，A沿着固定在地面上的光滑斜面下滑，B做自由落体运动。两物体分别到达地面时，下列说法正确的是(　　)
A. A物体重力的平均功率大于B物体的
B. 两者重力的平均功率相等
C. 重力的瞬时功率 PA ＝ PB
D. 重力的瞬时功率 PA < PB
D
课堂练习
4. 如图所示，某同学的质量为 50 kg，自行车的质量为 15 kg，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 260 W。取重力加速度 g＝10 m/s2，求该自行车匀速行驶的速度大小。
解：由题意可知，自行车做匀速直线运动，动力等于阻力。
则P＝Fv＝fv，
f＝0.04(M＋m)g＝0.04×(50kg＋15kg)×10m/s2＝26N，
v＝＝＝＝10m/s，
即自行车匀速行驶的速度大小为10m/s。
课堂练习
5. 重量为G的某汽车，最大功率为 Pm，在平直公路上以速度匀速行驶时，汽车发动机的功率为 P。
(1) 求汽车所受的阻力。
(2) 若汽车在倾角为 α 的坡路以最大功率匀速向上行驶时，所受路面和空气的阻力大小之和与 (1) 中所求阻力大小相等，求此时汽车的速度。
解：（1）汽车以速度v匀速行驶时，汽车受的阻力f与牵引力F相等，即F＝f，此时汽车发动机的功率为P＝Fv，求得汽车所受的阻力 f＝。
（2）若汽车在倾角为 α 的坡路以最大功率匀速向上行驶，此时汽车的牵引力 F1＝f＋mgsin α ，由Pm ＝F1v1，求得此时汽车的速度 v1＝ 。
感谢观看
THANK YOU