2020年高中物理人教版必修2课件：7.3 功率(共30张PPT)

(共30张PPT)
3.功率
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一、功率
1.定义:功跟完成这些功所用时间的比值叫作功率。


3.单位:国际单位制中,功率的单位是瓦特,简称瓦,符号是W。1 W=1 J/s。技术上常用千瓦(kW)作功率的单位,1 kW=1 000 W。?
4.物理意义:功率是标量,它是表示力对物体做功快慢的物理量。
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5.额定功率和实际功率:
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二、功率与速度
1.当一个力与物体运动方向在同一条直线上时,力对物体做功的功率,等于力与受力物体速度的乘积。
2.公式:P=Fv。
(1)若v是平均速度,则P=Fv计算的是一段时间内的平均功率;
(2)若v是瞬时速度,则P=Fv计算的是某一时刻的瞬时功率。
3.从P=Fv可以看出,当发动机的功率一定时,牵引力F与速度v成反比,要增大牵引力,就要减小速度。所以汽车上坡时,司机要换低挡减小速度,得到较大的牵引力;在平直公路上,汽车受到的阻力较小,这时可以使用高挡,在发动机功率相同的情况下使汽车获得较大的速度。
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如图所示,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x,那么(　　)


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
解析：由W=Fl知,两种情况下,力F做功相等,但在光滑水平面上用时少。
答案：D
问题导引
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典例剖析
探究一
探究二
正确理解公式 和P=Fv?
如图所示,两个质量相等的人爬相同的楼,他们的重力做的功相同吗?做功的功率相同吗?
问题导引
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典例剖析
探究一
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1.平均功率与瞬时功率的比较
问题导引
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典例剖析
探究一
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2.P=Fv中三个量的制约关系
问题导引
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典例剖析
探究一
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问题导引
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典例剖析
探究一
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【例题1】如图所示,质量为m=2 kg的木块在倾角 θ=37°的斜面上由静止开始下滑,木块与斜面间的动摩擦因数为μ=0.5,已知:sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2,求:
(1)前2 s内重力做的功。
(2)前2 s内重力的平均功率。
(3)2 s末重力的瞬时功率。
所以,重力在前2 s内做的功为W=mgsin θ s=2×10×0.6×4 J=48 J。
问题导引
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典例剖析
探究一
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(3)木块在2 s末的速度v=at=2×2 m/s=4 m/s。
2 s末重力的瞬时功率P=mgsin θv=2×10×0.6×4 W=48 W。
答案：(1)48 J　(2)24 W　(3)48 W
问题导引
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典例剖析
探究一
探究二
问题导引
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典例剖析
探究一
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变式训练1　某物体从高为H处由静止下落至地面,用时为t,则下述结论正确的是(　　)?
答案：A
探究一
探究二
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典例剖析
机车启动的两种方式?
汽车以不同的方式启动,一次保持发动机的功率不变,一次保持加速度不变,请思考:
(1)发动机的功率不变时,汽车的加速度能否保持不变?
(2)汽车的加速度不变时,发动机的功率能否保持不变?
探究一
探究二
问题导引
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典例剖析
1.机车以恒定功率启动
(1)运动过程分析:




(2)运动过程的v-t关系图象如图所示:
探究一
探究二
问题导引
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典例剖析
(3)特点:①当机车的牵引力与所受阻力的大小相等时,即F=Ff,a=0,机车达到最大速度,此时 ;②在加速过程中,加速度是逐渐减小的,如果知道某时刻的速度,就可求得此时刻的加速度。
探究一
探究二
问题导引
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典例剖析
2.机车以恒定加速度启动
(1)运动过程分析:
探究一
探究二
问题导引
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典例剖析
(2)运动过程的v-t关系图象如图所示:





(3)特点:①当实际功率小于额定功率时做匀加速直线运动;②当达到额定功率后做加速度减小的变加速运动,当加速度为零时达到最大速度。
探究一
探究二
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典例剖析
探究一
探究二
问题导引
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典例剖析
【例题2】汽车发动机的额定功率为60 kW,其质量为 5×103 kg,在水平路面上行驶时受阻力恒定为5.0×103 N。试求:
(1)汽车所能达到的最大速度。
(2)若汽车以0.5 m/s2的加速度由静止开始做匀加速运动,则汽车受到的牵引力是多大?汽车匀加速运动的时间是多长?
探究一
探究二
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典例剖析
答案：(1)12 m/s　(2)7 500 N　16 s
探究一
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典例剖析
探究一
探究二
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典例剖析
变式训练2　质量为m的汽车以恒定功率P在平直的水平公路上行驶,汽车匀速行驶时的速率为v1,当汽车以速率v2(v2答案：C
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1.(多选)关于功率,下列各种说法中正确的是(　　)
A.物体做的功越多,说明功率越大
B.功率的大小表示做功快慢
C.由 可知机器做功越多,其功率越大
D.单位时间内物体做功越多,其功率越大
解析：功率是表示做功快慢的物理量,数值上等于单位时间内所做的功,故选项B、D正确,而选项A、C错误。
答案：BD
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2.甲、乙两物体做功与所用时间的关系图象如图所示,那么甲物体的功率P甲与乙物体的功率P乙相比(　　)
A.P甲>P乙
B.P甲C.P甲=P乙
D.无法判定
解析：根据功率的定义式 可知,在功与所用时间的关系图象中,直线的斜率表示该物体的功率。因此,由图线斜率可知P甲答案：B
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3.课外活动时,王磊同学在40 s的时间内做了25个引体向上,王磊同学的体重大约为50 kg,每次引体向上大约升高0.5 m。试估算王磊同学克服重力做功的功率大约为 (　　)
A.100 W B.150 W
C.200 W D.250 W
解析：每次引体向上克服重力做的功约为
W1=mgh=50×10×0.5 J=250 J
40 s内的总功W=nW1=25×250 J=6 250 J

答案：B
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4.设河水阻力跟船的速度的二次方成正比,若船匀速运动的速度变为原来的2倍,则船的功率变为原来的(　　)
A. 倍 B.2倍 C.4倍 D.8倍
解析：设船速原来为v,则阻力F阻=kv2,由于匀速运动,则牵引力F=F阻=kv2。此时牵引力的功率P1=kv2·v=kv3。同理可知,船速为2v时,牵引力的功率P2=k(2v)3,则
答案：D
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5.(选做题)中国第一辆使用燃料电池驱动的“氢气型”电动汽车如图所示,它利用氢气和氧气直接反应生成水,对环境没有污染。其发动机的额定功率为24 kW,汽车连同驾乘人员总质量为m=2 t,在水平路面上行驶时受到的阻力是800 N,求:





(1)汽车在额定功率下匀速行驶的速度。
(2)汽车在额定功率下行驶时,速度为20 m/s时的加速度。
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解析：(1)汽车匀速行驶时,机车牵引力等于阻力,F=Ff
又P=Fv
代入数据得v=30 m/s。
(2)设v1=20 m/s时机车牵引力为F1,则
P=F1v1
根据牛顿第二定律
F1-Ff=ma
代入数据得a=0.2 m/s2。
答案：(1)30 m/s　(2)0.2 m/s2