第三节
功率
【学习目标】
1.理解功率的物理意义、定义及单位.
2.理解功率的导出式P=的物理意义,会利用功率的两个公式来解释现象和进行计算.
3.理解平均功率和瞬时功率,了解平均功率、瞬时功率、额定功率、实际功率的区别和联系.
4.能分析汽车发动机功率一定时,牵引力与速度的关系.
【知识要点】
一、功率
1.定义.
功W跟完成这些功所用的时间t的
叫做功率,通常用P表示.
2.定义式.
根据功率的定义,可知P=
.
3.单位.
在国际单位制中,功率的单位是
,简称
,符号是
.
常用单位:1
kW=
W.
4.标矢性.
功率是
,只有大小,没有方向.说明:一般不提功率的负值.
5.物理意义.
功率是表征物体做功
的物理量,它由物体做的功与做这些功所用的时间共同决定,并不单纯由做功的多少决定.只有在做功时间相同的情况下,才能认为物体做的功越多,功率越大.
二、平均功率和瞬时功率
1.平均功率:表示在
内做功的平均快慢,用公式表示成
P=或
P=Fv.
2.瞬时功率:表示在某一
(或某一时刻)做功的快慢,一般用P=
来求.
三、额定功率和实际功率
1.额定功率是发动机
时的最大功率,通常都在铭牌上标明.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.实际功率是发动机
时输出的功率.机器工作时都要受额定功率的限制,发动机实际工作时输出的功率(即实际功率),可以小于或等于额定功率,有时实际功率也会略大于额定功率,但不允许长时间超过额定功率.
四、功率与速度
由公式P=Fv知:
1.P一定时,F与v成
.
2.v一定时,P与F成
.
3.
时,P与v成正比.
【课堂探究】
理解机车的两种启动方式
一、机车以恒定功率启动
1.启动过程中各量的变化及运动性质.
2.最大速度:由以上分析可知,当牵引力F减小到阻力F阻大小相等时,a=0,故P=Fvm=F阻·vm,从而vm=.
3.vt图象:如图所示.
二、机车以恒定的加速度启动
1.启动过程中各量的变化及运动性质
2.最大速度:由以上分析可知,在启动的第二阶段,当牵引力F减小到F阻大小相等时,a=0,故P额=Fvm=F阻·vm,从而vm=.
3.vt图象:如图所示.
【针对训练】
1.关于功率,下列说法中正确的是(
)
A.功率大说明物体做功多
B.功率小说明物体做功少
C.机器做功越多,其功率一定越大
D.机器做功越快,其功率就越大
2.关于功率的公式P=Fvcos
α,以下理解正确的是(
)
A.它由功率的定义式P=W/t及功的定义式W=Flcos
α联合导出的
B.若F与v的夹角α=0,则P=Fv
C.当式中的v表示平均速度且F为恒力时,则P=Fv求出的是瞬时功率
D.当F、v、α均为瞬时值时,P=Fv
cos
α给出的是瞬时功率
3.关于功率,下列说法正确的是(
)
A.由P=,只要知道W和t的值就可以计算出任意时刻的功率
B.由P=Fv可知,汽车的功率一定与它的速度成正比
C.由P=Fv可知,牵引力一定与速度成反比
D.当汽车功率P一定时,牵引力一定与速度成反比
4.设在平直的公路上一位高一学生以一般速度骑自行车(大约5
m/s),所受阻力约为车、人总重力的0.02倍,则骑车人的功率最接近于(
)
A.10-1
kW
B.10-3
kW
C.1
kW
D.10
kW
5.
飞机以速度v水平匀速飞行时,发动机的功率为P,若飞机所受的空气阻力与飞行速度的平方成正比,那么当发动机的功率增为4P时,飞机匀速飞行的速度将增为(D)
A.v
B.v
C.2v
D.v
【巩固提升】
1.某车以相同的功率在两种不同的水平路面上行驶,受到的阻力分别为车重的k1和k2倍,最大速率分别为v1和v2,则(
)
A.v2=k1v1
B.v2=v1
C.v2=v1
D.v2=k2v1
2.一质量为m的物体,从倾角为θ的光滑斜面顶端由静止下滑,下滑时离地面的高度为h,如图所示,当物体滑到斜面底端时,重力的即时功率为(
)
A.mg
B.mgsinθ
C.mgcosθ
D.mgsin2θ
3.汽车以恒定功率P由静止出发,沿平直路面行驶,最大速度为v,则下列判断正确的是(
)
A.汽车先做匀加速运动,最后做匀速运动
B.汽车先做加速度越来越大的加速运动,最后做匀速运动
C.汽车先做加速度越来越小的加速运动,最后做匀速运动
D.汽车先做加速运动,再做减速运动,最后做匀速运动
4.一个质量为m的小球做自由落体运动,那么,在前t秒内重力对它做功的平均功率及在t秒末重力做功的瞬时功率P分别为(t秒末小球未着地)(
)
A.=mg2t2,P=mg2t2
B.=mg2t2,P=mg2t2
C.=mg2t,P=mg2t
D.=mg2t,P=2mg2t
5.如图所示,位于水平面上的物体在水平恒力F1作用下做速度为v1的匀速运动;若作用力变为斜向上的恒力F2,物体做速度为v2的匀速运动,且F1与F2的功率相同.则可能有(
)
A.F2=F1,v1>v2
B.F2=F1,v1C.F2>F1,v1>v2
D.F26.如图所示为汽车在水平路面上启动过程中的速度图象,Oa为过原点的倾斜直线,ab段表示以额定功率行驶时的加速阶段,bc段是与ab段相切的水平直线,则下述说法正确的是(
)
A.0~t1时间内汽车做匀加速运动且功率恒定
B.t1~t2时间内汽车牵引力逐渐增大
C.t1~t2时间内的平均速度为(v1+v2)
D.在全过程中t1时刻的牵引力及其功率都是最大值,t2~t3时间内牵引力最小