人教版高一物理必修二第七章第三节7．3功率 48张PPT

(共48张PPT)
7.3
功
率
怎样表示一个物体运动的快慢吗?
比较物体做功的快慢可采用什么方法？
相同时间比位移；
相同位移比时间；
表示单位时间内物体运动的位移。
时间相同，做的功越多，做功越快
一头牛4天能耕地20亩田地
一台耕地机一天能耕地约20亩田地
功相同，做的时间越少，做功越快
2.公式：
（适用于任何情况）
比值定义法：P由W和t共同决定，控制变量（类比V、a）
4.功率的单位:
瓦特（W）、千瓦（kW）
1.定义：力在单位时间内对物体所做的功。
一.功率
3.物理意义：表示力对物体做功的快慢。
1.一台机器用2分钟时间做了6×104J的功，这台机器的功率是多少？
试一试
答:500
W
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
3、一个力做的功随时间变化的关系如图所示该力做功的功率为：
A．5W
B．10W
C．15W
D．20W
B
4、一台起重机的输出功率是5×104w，若用它将2t的重物匀速吊起10m，需要多长时间？
思考：若用它以2m/s2的加速度匀加速吊起
一个物体在与水平夹角α恒力F的作用下，以速度v匀速直线运动了一段时间t，试求这段时间t内恒力F做功的功率。
功率和速度
二、平均功率与瞬时功率
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
1、
2、
常用求平均功率
当t取足够小时，此公式对应瞬时功率，但一般实际计算用！
当V是瞬时速度时，对应功率为瞬时功率.
求瞬时功率
当V是平均速度时，对应功率为平均功率.
1.m=2kg、α=37°由静止开始下滑，μ=0.5，求：
①前2
s内重力做的功?
②前2
s内重力的平均功率?
③2
s末重力的瞬时功率？
④前2s内摩擦力的平均功率？
W=48J
P1=24W
P2=48W
P3=16W
2.,m=1kg，使物体由静止开始以5m/s2的加速度上升，在此后的1s时间内(取g=10m/s2)，求：
①拉力F在1s末的瞬时功率？
②求拉力F在1s内的平均功率？
③此过程物体克服重力做功的平均功率？
P1=75W
P2=37.5W
P3=25W
三、额定功率与实际功率
1、额定功率：
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。（不变）
2、实际功率：是指机器在工作中实际输出的功率。
注意：
①机器不一定在额定功率下工作
②机器正常工作时实际功率总是小于或等于额定功率
③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。
4、m=2kg静止，μ=0.2，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等。
t＝0时，物体受到方向不变的水平拉力F的作用，F的大小在不同时间段内有不同的值，具体情况如表格所示(g取10
m/s2)。求：
时间t(s)
0～2
2～4
4～6
6～8
拉力F(N)
4
8
4
8
3、质量为m的木块静止在光滑的水平面上，某一水平恒力F作用在木块上，则：(1)从t=0开始到t1??时间内，F的平均功率是?
.
(2)t=t1时刻的瞬时功率是
?；
2、一架起重机，要求它在t=10
s内将质量为m=1
000
kg的货物由静止竖直向上匀加速提升h=10
m，则起重机的额定输出功率至少应多大?（g=10m/s2）
1、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
。
P=2.04×104W
P＝F
v
cosα
若v表示瞬时速度，则P
表示瞬时功率
若
v表示平均速度，则P
表示平均功率
对于公式
P
=
F
v
1.当P
一定时，F
和
v
有什么关系？
2.当F
一定时，P
和
v
有什么关系？
3.当v
一定时，F
和
P
有什么关系？
四、功率制约关系：
汽车行驶中，若前方遇到了一段较陡的上坡路段，汽车司机要做好什么调整，才能确保汽车驶到坡顶？为什么？
观察与思考
反思：这说明了什么问题？
P、F、V的制约关系
加大油门—增大功率
换挡—变速
1）发动机的输出功率不变，汽车上坡时，要获得较大的牵引力，司机应该换大档还是小档？
2）汽车上坡时使速度不变，需要
油门，
输出功率，以获得较大牵引力
3）汽车在高速公路上想要提高速度，需要
油门，
输出功率，以提高速度
小
加大
增大
加大
增大
1.机车以恒定功率
P
启动
P＝F
v
发动机的实际功率
发动机的牵引力
机车的瞬时速度
当F=F阻时，
a＝0
，v达到最大
保持
vm
匀速
v
↑
→
↓
↑
↓
↓
加速度逐渐减小的变加速直线运动
匀速直线运动
五.机车启动问题
vm
2.机车以恒定加速度
a启动(恒定F)
当F=
f阻时，
a＝0
，v达到最大
保持
vm
匀速
↓
↓
→
→
P
＝F
v
↑
↑
→
当P=
P额时，保持P额继续加速,
v=v1
vm
→
↓
↑
1、汽车发动机的额定功率为60kw，汽车质量为5t，汽车在运动中所受阻力的大小恒为车重的0.1倍。若汽车以额定功率启动,求：
(1)汽车所能达到的最大速度是多少?
(2)当汽车速度达到5m/s时，其加速度是多少?
(3)若加速5s速度达最大值，则从起始时刻到速度达最大，牵引力做了多少功？
(4)画出对应的F-t，v-t，P-t图像。
2.额定功率为80kw的汽车，在平直公路上行驶的最大速度是20m/s，汽车的质量是2t，如果汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度大小是2m/s2，运动过程中所受阻力不变，试求：
⑴汽车受到的阻力多大？
⑵汽车维持匀加速运动的时间多长？
⑶3S末汽车的瞬时功率多大？
(4)5S末汽车的牵引力做功？
1.恒定功率启动：
2.恒定加速度启动：
六.习题练习
质量是5
t的汽车在水平路面上由静止开始以加速度2.2
m/s2做匀加速直线运动，所受阻力是1.0×103N，则汽车启动后第一秒末发动机的瞬时功率是(D
)
A.2
kW
B.11
kW
C.20
kW
D.26.4
kW
根据牛顿第二定律有F引－F阻＝ma
得F引＝ma＋F阻＝1.2×104N
由vt＝at知汽车启动后第1
s末的速度
为vt＝2.2
m/s
由P＝Fv得第一秒末发动机的瞬时功率
P＝1.2×104×2.2
W＝2.64×104
W
＝26.4
kW，D对．
7.2.基础.7题
7.2.基础.8题
A
质量m＝5.0×106
kg的列车以恒定不变的功率由静止沿平直轨道加速行驶，当速度增大到v1＝2
m/s时，加速度a1＝0.9
m/s2，当速度增大到v2＝10
m/s时，加速度a2＝0.1
m/s2.如果列车所受阻力大小不变，求：
(1)列车所受阻力是多少？(2)在该功率下列车的最大速度是多少？
(1)设列车功率为P，所受阻力为f，根据题意，由P=Fv和F-f=ma得：
P=F1v1=（f+ma1）×v1
①
P=F2v2=（f+ma2）×v2
②
代入数据联立
①②可得：P＝1×107
W，f＝5×105
N.
7.2.基础.9题
(2)当a＝0时，列车的速度最大，由P=Fv=fvm
可得最大速度为vm＝P/f＝20
m/s.
7.2.能力提升.2题
B.
vm
P额=Fv1
v1=at1
F-f=ma
解析：只要物体从斜面平抛，最终落到斜面上，那么：
位移偏向角就不变！
7.2.能力提升.3题
将一质量为
m
的小球以初速度
v0
从倾角为
θ
的斜坡顶向外水平抛出
,
并落在斜坡上
,
那么当它击中斜坡时重力做功的功率是
(
D
)
运动时间:
水平位移:
竖直位移:
竖直速度Vy:
平抛运动与斜面相结合的问题
只要物体最终落到斜面上，位移偏向角就不变！
空中—斜面
①垂直打到斜面，时间t
②位移最短打到斜面，时间t
7.2.能力提升.4题
静止在水平面上的滑块,从0时刻开始受到水平拉力的作用,滑块的速度-时间图象和水平拉力的功率-时间图象分别如图甲、乙所示,则
(
D)
P额=Fv=fvm
F-f=ma
P2=Fv2
7.2.能力提升.5题
一汽车在平直公路上行驶。从某时刻开始计时，发动机的功率随时间的变化如图所示。假定汽车所受阻力的大小恒定不变。下列描述该汽车的速度随时间的变化的图线中，可能正确的是（A）。
6、如图，已知m、l，分析小球从A到B整个过程中的拉力、重力做功和功率变化
WT=0N、WG=mgl、功率先变大后变小
7.2.能力提升.6题
7.2.能力提升.7题
一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前5s内做匀加速直线运动，5s末达到额定功率，之后保持额定功率运动，其v-t图像如图所示。已知汽车的质量为m=2×103kg，汽车受到地面的阻力为车重的
1/10
（g取10m/s2），则（
C）
图为修建高层建筑常用的塔式起重机在起重机.将质量m＝5×
103
kg的重物竖直吊起的过程中，重物由静止开始向上做匀加速直线运动，加速度a＝0.2m/
s2
，当起重机输出功率达到其允许的最大值时，保持该功率直到重物做
vm
＝1.02m/s的匀速运动.取g＝10m/
s2
，不计额外功.求
(1)起重机允许输出的最大功率；
(2)重物做匀加速运动所经历的时间；
(3)起重机在第2s末的输出功率.
7.2.能力提升.8题
某型号汽车发动机的额定功率为60kW，汽车质量为1×103kg，在水平路面上正常行驶时所受到的阻力为车重的
320
。g取10m/s2，求解如下问题：
（1）此型号汽车在水平路面上行驶时能达到的最大速度是多少？
（2）若此型号汽车以额定功率加速行驶，当速度达到20m/s时的加速度大小是多少？
（3）质量为60kg的驾驶员驾驶此型号汽车在水平高速公路上以30m/s的速度匀速行驶，设轮胎与路面间的动摩擦因数为0.60，驾驶员的反应时间为0.30s，则驾驶员驾驶的汽车与前车保持的安全距离最少为多少？
7.2.能力提升.9题
1、一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前5s内做匀加速直线运动，5s末达到额定功率，之后保持以额定功率运动。其v?t图象如图所示。
已知汽车的质量为m=2×103kg，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，则以下说法正确的是（?
）
BD
A.
汽车在前5s内的牵引力为4×103N
B.
汽车在前5s内的牵引力为6×103N
C.
汽车的额定功率为40Kw
D.
汽车的最大速度为30m/s
2、距地面同一高度，
（1）从斜面上静止释放小球，
（2）释放一小球做自由落体运动，
②
落地速度大小相同，方向不同，时间不同、平均功率、瞬时功率不同。
①
重力做的功都相同W=mgh
距地面同一高度：（3）以初速度V0
平抛，竖直上抛、竖直下抛
分析这几种情况下重力做功、落地时间、重力做功的平均功率、瞬时功率
②落地速度大小相同，方向不同，
瞬时P上=P下>P平，
①重力做的功都相同W=mgh
时间不同
t上>t平>t下
平均P上3、物体A沿高为h、倾角为θ的光滑斜面以初速度v0从顶端滑到底端，
而相同物体B以同样大小的初速度从等高处竖直上抛，则(
　)
A．两物体落地时速度的大小相同
B．两物体落地时，重力的瞬时功率相同
C．从开始运动至落地过程中，重力对它们做功相同
D．从开始运动至落地过程中，重力对它们做功的平均功率相同
AC
质量m的物块冲上粗糙斜面
4、判断摩擦力f
做不做功，做了功多少？
斜面f做功与斜面倾角无关
V
5、一架自动扶梯以恒定的速度v1运送乘客上同一层楼，某乘客第一次站在扶梯上不动，第二次以相对扶梯v2的速度匀速往上走．两次扶梯运送乘客所做的功分别为W1、W2，电机驱动扶梯做功的功率分别为P1、P2，则(　　)
A．W1B．W1C．W1＝W2，P1D．W1>W2，P1＝P2
D
6、长木板B静止放在水平面上，B与地面动摩擦因数为u1=0.1；
小物块A以某一初速度v=6m/s，从木板B的左端冲上长木板B，
然后A、B又一起在水平面上滑行直至停下。
木板B的长度无限长，A物块与B之间动摩擦因数u2=0.5
若小物块A可视为质点，mA=1kg，mB=2kg，
求：A、B从开始到达共速过程中摩擦力对A、B做功。
7、如图，利用倾角为的传送带把一个质量为m的木箱匀速传送L距离,这时木箱升高h,木箱和传送带始终保持相对静止.动摩擦因数为μ，关于此过程,下列说法正确的是(
)
A.木箱克服摩擦力做功mgh
B.摩擦力对木箱做功为零
C.摩擦力对木箱做功为μmgLcosθ,
D.摩擦力对木箱做功为mgh
D