沪教版共同必修2 3．2《研究功和功率》第二课时课件（共40张PPT）

(共40张PPT)
知识回顾
1、功的两要素：
力和力的方向上有位移
2、功的表达式：
W=Fs cosα
4、合力的功
①当 时，力对物体做正功

②当 时，力对物体做负功

③当 时，力对物体不做功

3、对功的公式的讨论
合力的功等于各力做功的代数和
合力的功
1、先求出每一个力所做的功，然后进行代数加减。
即：W合=w1+w2+w3+ …
2、对物体受力分析，求出合力，再代入功的表达式进行计算。
即： W合=F合SCOSα
不论是人力直接做功，还是使用牛、马等畜力做功，或者是利用机械来做功，人们不仅关注做功的多少，还十分关注做功的快慢．
例如，用挖掘机来挖土，与人工挖土相比，在同样的时间内，挖掘机挖的土比人工多得多，因此用挖掘机做功比人工快得多(如图)．
这一节我们就来探究做功快慢的问题．
3.2功率
学习目标：
1、知道功率的概念、定义式。
2、在具体问题会求平均功率、瞬时功率。（重点）
3、机车起动的两种方式。（重难点）
一台拖拉机一天能耕地约20亩田地
一头牛一天能耕地五亩田地
谁做的功快?


一个农民收割一亩水稻需一天
谁做的功快?
一部收割机收割一亩
水稻只需一个小时
下面是三台起重机在工作时的有关记录，请填写完整
编号 重物重力 上升高度 上升速度 所用时间 做功
A 4000N 16m 4m/s
B 8000N 12m 3m/s
C 32000N 2m 2m/s
4S
4S
1S
64000J
64000J
96000J
如何比较A、B、C做功的快慢？
思考：如何比较物体做功的快慢？
（1）做功一样多，时间短的做功快
（2）时间一样多，做功多的做功快
（3）单位时间内做功多的做功快 ，
即比较W/t 的大小
一、功率
1、定义：
功跟完成这些功所用时间的比值，叫做功率。
2、定义式：
3、单位：
反映力对物体做功的快慢的物理量，是标量。
4、物理意义：
瓦（特），符号为W。 1W =1J/s=1N·m/s
千瓦（特），符号为1kW=1000w
6、额定功率和实际功率：
（1）额定功率：机器可以长时间工作的最大输出功率。也就是机器铭牌上的标称值。
（2）实际功率：机器在工作中实际输出的功率。
一般：实际功率≤额定功率
5、对功率的理解：
（1）功率反映做功快慢，而不是做功多少。功率大，说明做功快，做的功不一定大。
（2）功有正负，所以功率有正负。正负不表示大小，表示做功的性质。在比较功率大小时，看绝对值。
二、功率和速度的关系

W＝FScosα
P＝Fvcosα

P＝

t
FScosα
















v

F

α
v1

v2


















F

α

v


F2


F1

P＝vFcosα
P＝Fvcosα
v＝

t
S
P＝

t
W
平均功率：描述在一段时间内做功的平均快慢
瞬时功率：表示在某一时刻做功的快慢
讨论：
分别可以用哪个公式求平均功率和瞬时功率？
三、平均功率和瞬时功率
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
思考:为什么汽车上坡时速度要比在平地上行驶的速度小得多呢？
P=Fv





















































































G

FN

F牵

F阻

G

FN

F牵

F阻
拓展——汽车的功率
2.公式P=Fv中三个量的制约关系:
定值 各量间的关系 应用
P一定 F与v成反比 汽车上坡时,要增大牵引力,应换低速挡减小速度
v一定 F与P成正比 汽车上坡时,要使速度不变,应加大油门,增大输出功率,获得较大牵引力
F一定 v与P成正比 汽车在高速路上,加大油门增大输出功率,可以提高速度

汽车换挡
挡数越低，则代表汽车的牵引力越大，此时速度越小
挡数越高，则代表汽车的牵引力越小，此时速度越大

1、汽车的功率指哪个力做功功率？
2、起重机吊起货物的功率呢？
思考：
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。
说 明

例1：质量m=3kg的物体，在水平力F=6N的作用下,在光滑平面上从静止开始运动，运动时间t=3s.求：
（a）力F在t=3s内对物体所做的功?
(b) 力F在t=3s内对物体所做的功的平均功率?
(c) 在3s末,力F对物体所做的功的瞬时功率?
解： a=F/m=2m/s2
t=3s内物体的位移:
s=1/2at2= 9(m)
3s 末的速度:V=at=6(m/s)
（a） W=Fs= 54(J)
(b) P=w/t= 18(W)
(c) P=Fv= 36(w)


F



FN
mg
三、机车起动的两种方式
提前说明：
1、机车运动中阻力不变，即F阻是常量，m也是常量。
2、机车运动的实际功率，有P实 = F·v（v↑）。
3、机车运动在水平面上，有F - F阻 = ma。
方式1、以恒定的功率起动（P恒）



P
t
0
P恒


t
v
0
vm
t
F
0
F牵
F阻









































F阻
F
方式1：机车以恒定功率 P 启动

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


vm

机车以恒定功率启动的v－ t 图
先做加速度逐渐减小的变加速直线运动，最终以速度 做匀速直线运动。
vm＝

F阻
P
v

t

0

例2：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。
若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当汽车的加速度为2m/s2时速度多大？
③当汽车的速度为6m/s时加速度多大？
(1)由 P=Fv=F阻vm
(2)当 a1=2m/s 时
由牛顿第二定律 F1-F阻=ma1，所以
(3)当 v2=2m/s 时
此时的速度为
三、机车起动的两种方式
提前说明：
1、机车运动中阻力不变，即F阻是常量，m也是常量。
2、机车运动的实际功率，有P实 = F·v（v↑）。
3、机车运动在水平面上，有F - F阻 = ma。
方式2、以恒定的加速度起动（a恒）













































F阻
F
v
t
0
vm

vo
t0
t1
F=F阻
P=P额
方式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
机车以恒定加速度启动的v－ t 图
先做匀加速直线运动，再做加速度逐渐减小的变加速直线运动，最终以速度 做匀速直线运动。
v

t

0
vm＝

F阻
P额





vm






v
t
第一种情况：
汽车以恒定功率启动
第二种情况：
汽车以恒定加速度启动
vm

共同点:当F牵=f阻,a=0,汽车做匀速直线运动时,V到达最大值,P=P额
在水平路面上运动的汽车的额定功率为100 kW，质量为10 t，设阻力恒定，且为车重的0.1倍，求：
(1)汽车在运动过程中所能达到的最大速度；
(2)若汽车以0.5 m/s2的加速度从静止开始做匀加速直线运动，这一过程能维持多长时间？
(3)若汽车以额定功率不变从静止启动后，当汽车的加速度为2 m/s2时，速度是多大？



例3
特别提醒：

1.机车以恒定加速度启动时，匀加速结束时的速度，并未达到整个过程的最大速度vmax.
2.P=Fv中因为P为机车牵引力的功率，所以对应的F是牵引力并非合力，这一点应引起注意.
3.只有当汽车匀速运动时，F=Ff.
课堂小结：课堂小 结
一、功率
二、功率和速度的关系
三、平均功率和瞬时功率
四、额定功率和实际功率
五、拓展——汽车的功率：
汽车的两种启动方式

练习
1.关于功率，下列说法中正确的是[ ]
A、功率是说明做功多少的物理量
B、功率是说明力做功快慢的物理量
C、做功时间越长，功率一定小
D、力做功越多，功率一定大
B
2.同一恒力按同样方式施于静止物体上，使它分别沿着粗糙水平地面和光滑水平地面移动相同一段距离时，恒力的功和平均功率分别为w1、p1和w2、p2，则二者的关系是（ ）

A.W1>w2 、 p1>p2 B．W1=w2、p1
C.W1=w2 、 p1>p2 D. W1B



分析：
3、一个质量是1.0kg的物体，从地面上方30m高处开始做自由落体运动。（g取10m/s2)
（1）前2s内重力对物体做功的功率是多大？
（2）第2s末重力对物体做功的功率是多大？
解:已知m=1.0kg g= 10m/s2
(1)h1=1/2gt2=20m,WG=FS=mgh1=200J,
所以:前2S内重力对物体做功的功率为:
P=WG/t=100W
(2)第2S末的速度Vt=gt=20m/s
公式P=FV可知:
P=FV=mgVt=200W
4.如图所示是一学生骑车爬坡的情形。假如他骑车时的最大功率是300W,车和学生的总质量为75 kg,斜坡倾角为30°,运动过程中受到的摩擦阻力恒为30 N,则此学生骑车上坡的最大速度是多少?假如他在水平路面上骑车,最大速度可达到多少?(g取10m/s2)
【解析】当人骑车向前的牵引力等于摩擦阻力与重力沿斜面

向下的分力之和时速度最大,则:P=Fvmax=(F阻+mgsinθ)vmax

故vmax= =0.74m/s

当该学生在水平路面上骑车时,最大速度为vmax= = 10m/s

答案:0.74m/s　10 m/s
5、一辆重5t的汽车，发动机的额定功率为80kW。汽车从静止开始以加速度a=1m/s2做匀加速直线运动，车受的阻力为车重的0.06倍。（g取10m/s2）求：
（1）汽车做匀加速直线运动的最长时间；
（2）汽车开始运动后5s末和15s末的瞬时功率。
【思路探究】功率最大时匀加速过程结束，此时P额=Fv0，应用v0=at0求时间；瞬时功率用P额=Fv进行求解。
解：（1）设匀加速的最大速度为V0，匀加速的时间为t0，根据牛顿第二定律，有
联立以上各式，得t0 = 10s

（2）由于10s末达到了额定功率，5s末汽车还在匀加速运动，有
在15s末时，汽车已经达到额定功率，有P额=80kW