(共18张PPT)
7.3 功 率
教学目标
教学重点难点
2.理解额定功率和实际功率的概念
3.根据功率的定义推导P=Fv,并能用于分析解决问题
1.理解功率的概念,能运用功率的定义式
进行有关计算
汽车发动机的额定功率、牵引力与速度之间关系的动态分析
4.能分析汽车发动机功率一定时,牵引力与速度之间
的关系
复习:
1.做功的两个必要因素:
2.功的一般计算式:
当我们说某个力对物体做功时,实际上是指一个物体对另一个物体做功。
我们知道,力是一个物体对另一个物体的作用,
不同的物体做相同的功所用的时间往往不同,
我们看看下面的例子:
引入:
(1)有力作用在物体上
(2)物体在力的方向上发生位移
一头牛耕20亩需要4天
一台拖拉机耕20亩地只需1天
比一比谁做功更快?
10小时可以割100亩—120亩地
每天劳动10小时割1—2亩地
起重机2min可以把1t的建材提高到预定高度
起重机10mim可以把5000t的货物提高到预定高度
描述物体做功的快慢。
一、功率
功跟完成这些功所用时间的比值叫做功率,用P表示。
在国际单位制中,瓦特(W)
3.单位:
4.物理意义:
2.表达式:
1.定义:
1W=1J/s。
常用单位:kW 1kW=1000W。
新课教学
2.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
1.一台机器用2min时间做了6×104J的功,这台机器的功率是多少?
=500 W
P=
W
t
=
6×104
2×60
W
练习:
建筑工地上有三台起重机将重物吊起,下表是它们的工作情况记录:
所用时间
做功
功率
编号
匀速上升速度
被吊物体重力
上升高度
2.0×103N
C
A
B
4.0×103N
1.8×103N
4m/s
3m/s
2m/s
16m
6m
20m
4s
2s
10s
3.2×104J
2.4×104J
3.6×104J
请同学们计算一下起重机对物体做的功及起重机的功率。
8.0×103w
1.2×103w
3.6×103w
练习:
长时间运动的人的功率为数十瓦
长时间运动的马的功率为数百瓦,最高可达1000W
鲸鱼游动时的功率为300-400w
小汽车车的功率为
50kw---200kw
高速列车的功率可达数万千瓦
万吨豪华游轮的功率可达10000KW以上
科普:功率知多少
1.额定功率:
二、额定功率和实际功率
机械或用电器正常工作状态下所能输出的最大功率叫做额定功率。
也就是机器铭牌上的标值。
2.实际功率:
机器工作时实际输出的功率。
机器正常工作时实际功率总是小于或等于额定功率,不能长时间大于额定功率,否则会损坏,应尽量避免。
3.说明:
三、功率与速度
如果物体沿位移方向受力是F,经过时间t发生位移是l,
则力在这段时间所做的功是
W=Fl
一个力对物体做功的功率,等于这个力与受力物体运动速度的乘积。
P一定时,牵引力 F与速度 v成反比
讨论:
F一定时,输出功率 P与速度 v成正比
v一定时,输出功率 P与牵引力 F成正比
经常用于机械类问题(比如机车、起重机等)。
注意:
力F是指牵引力而不是物体受的合外力!
甲 手动变速杆
乙 有些汽车的转速比可以根据发动机的转速自动改变,但司机也能通过这个操动杆进行干预。
汽车发动机的转动通过变速箱中的齿轮传递到车轮上,转速比通过变速杆来改变。
三、功率与速度
直列发动机
V型发动机
水平对置发动机
W型发动机
例题
某型号汽车发动机的额定功率为60KW,在水平路面上行驶时受到的阻力是1800N,求:
(1)发动机在额定功率下汽车匀速行驶的速度。
(2)在同样的阻力下,如果行驶速度只有54km/h,发动机输出的实际功率是多少?
解:
(1)汽车匀速行驶时,牵引力F=F阻,
(2)F阻不变,汽车行驶速度v=54km/h=15m/s,
思考:
如果汽车质量m=2×103kg,汽车从静止开始以2m/s2做匀加速直线运动,汽车的牵引力F是多少?匀加速可以达到的最大速度是多少?经过多长时间输出功率达到额定功率?
F=5.8×103N
v=10m/s
t=5s
2、定义式:
P=
t
W
1、物理意义:表示做功快慢的物理量
3、计算式:P = F v
该式一般用于求平均功率
4、单位:在国际单位制中 瓦特 W
该式一般用于求瞬时功率
功 率 小 结
课后问题与练习
1.一台电动机工作时的功率是10kw,要用它匀速提升2.7×104kg的货物,提升的速度将是多大?
v=3.7×10-2m/s
P=3.0×103W
2.一台抽水机每秒能把30kg的水抽到10m高的水塔上,如果不计额外功的损失,这台抽水机输出的功率是多大?如果保持这一输出功率半小时内能做多少功?
W=5.4×106J
此人推导的前提不明确。
从F=p/v推出V增大F减小的前提条件是p不变。
当F增大,根据p=Fv推出,p增大的前提应是v不变;
3.有一个力F,它在不断增大。某人以此为条件,应用p=Fv进行了如下推导。根据p=Fv, F增大则p增大;又根据v=p/F,p增大则v增大,再根据F=p/v,v增大则F减小。
这个人推导的结果与已知条件相矛盾,他错在哪里?
4.质量为m的汽车在平直公路上行驶,阻力f保持不变。当它以速度v,加速度a加速前进时,发动机的实际功率正好等于额定功率,从此时开始发动机始终在额定功率下工作。
(1)汽车的加速度和速度将如何变化说出理由。
(2)如果公路足够长,汽车最后的速度是多大?
(1)汽车的加速度减小,速度增大。因为,此时开始发动机在额定功率下运动,即P=F牵v 。v增大则F牵减小,a=(F牵-F)/m,所以加速度减小。
(2)当加速度减小到0时,汽车做匀速直线运动。F牵=F,所以v=P/F,此为汽车在功率P下行驶的最大速度。
(补充) 5、质量为2t的电动汽车,发动机输出功率为30kW,在水平公路上以最大速度15m/s匀速行驶,求:
(1)汽车受到的阻力多大?
(2)若发动机输出功率保持不变,当汽车速度为10m/s时,其加速度为多大?
(1)汽车匀速行驶时,牵引力F=F阻,
(2)汽车行驶速度v=10m/s时,