4.2 功率课件 22张PPT
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第四章 第二节 功率
第四章 机械能和能源
第二节 功率
对比：做功的快慢
乙起重机在 30秒 内把
1吨的货物提到相同的高度
思考与讨论
甲起重机在 60秒 内把
1吨的货物提到预定的高度
1、这两个起重机对货物做的功有什么关系？
相同
2、这两个起重机哪一个做功的快？
乙比甲快
3、你又是怎么比较它们做功快慢的？
做功相同，时间越短，做功越快
1、物理意义：是表示力对物体做功快慢的物理量。
3、公式：
比值定义法
4、功率是标量。功率表示做功过程中能量转化的快慢。
5、功率的单位：
瓦特（W）常用单位： kW
一、功率的概念
2、定义：功W跟完成这些功所用时间t的比值
长时间运动时人的功率为数10W，优秀运动员可达1kW
长时间运动马的功率为数百瓦
鲸游动时功率可达350kW
小汽车的功率为数十千瓦至两百千瓦
高速列车的功率可达数万kW
万吨豪华游轮的功率可达1万kW以上
小资料
想一想：
人力直接做功能否像起重机做功那样快？
汽车做功能否像飞机做功那样快？人如果做功过快，会产生什么后果呢？汽车超负荷运转会产生什么后果呢？
人做功过快，会引起疲劳、甚至受伤、生病等，汽车超负荷工作会造成发动机熄火或烧毁。
二、额定功率和实际功率
1、额定功率：是指机器在额定转速下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。
二、额定功率和实际功率
1、额定功率：是指机器在额定转速下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。
二、额定功率和实际功率
1、额定功率：是指机器在额定转速下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：是指机器在工作中实际输出的功率。
3、机器不一定在额定功率下工作，机器正常工作时实际功率总是小于或等于额定功率，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。
例题：一个质量是1.0kg的物体，从地面上方20m高处开始做自由落体运动， (g取10m/s2)
①第1s内下落的位移是多少？
②这1s内重力对物体做多少功？
③第2s内物体下落的位移是多少？
④这1s内重力对物体做多少功？
⑤前1s和后1s重力对物体做功的功率各是多大？
⑥这2s时间内重力对物体做功的功率是多大？
h1=5m
w1=50J
h2=15m
w2=150J
P1=50W P2=150W
P3=100W
反思：通过以上的计算，说明了什么问题？
说明：即使是同一个力做功，做功的功率也可能是变化的，在一段时间内力对物体做功的功率，实际上是这段时间内力对物体做功的平均功率。
平均功率：描述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
P＝
t
W
当 t 很短很短时，此式表示瞬时功率
当 t 表示一段时间时，此式表示平均功率
三、平均功率和瞬时功率
一个物体在水平恒力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。
思考与推理
拓展：若物体在水平恒力F作用下作变速运动了一段时间t，则恒力F在时间t内做功的功率又如何呢？
功率与速度的关系
P＝F v
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？
当F与v同方向时（α＝0），P＝Fv
汽车(自行车)以额定功率在平直公路行驶时，若前方遇到了一段较陡的上坡路段，汽车(自行车)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？
四、功率与速度的关系
1、当汽车以恒定功率上坡时，司机常用换挡的方法减小速度来获得更大的牵引力
当发动机的功率P一定时，牵引力F与速度v成反比。
当速度v一定时，牵引力F与输出功率P成正比。
2、当汽车以恒定速率上坡时，司机常用踩油门提高输出功率来获得更大的牵引力
五、机动车辆的两种启动方式
1、以恒定功率启动。
2、以恒定加速度启动。
以恒定功率启动
①汽车保持在额定功率从静止开始运动：
当速度增加到使牵引力减小为f时，加速度为零，汽车做匀速直线运动，此时速度最大。
由于速度很小，所以牵引力很大，车做加速运动。随着速度不断增加、牵引力不断减小，加速度减小，汽车做加速度不断减小的加速运动
F
f
正方向
v
t
vm
o
v-t图象
汽车保持加速度不变从静止开始运动：
当速度增加到使汽车的输出功率等于额定功率，此时牵引力仍然大于阻力，汽车做仍做加速运动，后功率恒定，做加速度减小的加速运动，直到匀速运动。
由于加速度保持不变，牵引力不变，速度增加，所以汽车的输出功率增加。
v
t
vm1
o
vm2
t1
t2
F
f
正方向
以恒定加速度启动
v-t图象
解：
例题
由P =Fv 得
匀速行使时, 汽车的牵引力F =F阻= 1800N
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,求发动机在额定功率下汽车匀速行驶的速度.在同样的阻力下,如果匀速行驶速度只有54km/h,发动机输出的实际功率是多少?
F
P
v =
1800
60000
= m/s=33.3m/s=120km/h
v’=54km/h=15m/s
以较低的速度行使时,
实际功率P’ =Fv’ =1800×15W=27kW
注意：汽车的功率就是汽车牵引力的功率
2、定义式：
小结
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 cosα
该式一般用于求平均功率
4、单位：在国际单位制中 瓦特 W
该式用于求瞬时功率、平均功率
练习题
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、关于功率以下说法中正确的是（ ）
A、据 P=W/t可知，机器做功越多，其功率就越大
B、据 P=Fv可知，汽车牵引力一定与速度成反比
C、据 P=W/t可知，只要知道时间t内机器所做的功， 就可以求得这段时间内任一时刻机器做功的功率
D、根据 P=Fv可知，发动机功率一定时，交通工具的牵引力与运动速度成反比。
D
第四章 机械能和能源
第二节 功率
对比：做功的快慢
乙起重机在 30秒 内把
1吨的货物提到相同的高度
思考与讨论
甲起重机在 60秒 内把
1吨的货物提到预定的高度
1、这两个起重机对货物做的功有什么关系？
相同
2、这两个起重机哪一个做功的快？
乙比甲快
3、你又是怎么比较它们做功快慢的？
做功相同，时间越短，做功越快
1、物理意义：是表示力对物体做功快慢的物理量。
3、公式：
比值定义法
4、功率是标量。功率表示做功过程中能量转化的快慢。
5、功率的单位：
瓦特（W）常用单位： kW
一、功率的概念
2、定义：功W跟完成这些功所用时间t的比值
长时间运动时人的功率为数10W，优秀运动员可达1kW
长时间运动马的功率为数百瓦
鲸游动时功率可达350kW
小汽车的功率为数十千瓦至两百千瓦
高速列车的功率可达数万kW
万吨豪华游轮的功率可达1万kW以上
小资料
想一想：
人力直接做功能否像起重机做功那样快？
汽车做功能否像飞机做功那样快？人如果做功过快，会产生什么后果呢？汽车超负荷运转会产生什么后果呢？
人做功过快，会引起疲劳、甚至受伤、生病等，汽车超负荷工作会造成发动机熄火或烧毁。
二、额定功率和实际功率
1、额定功率：是指机器在额定转速下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。
二、额定功率和实际功率
1、额定功率：是指机器在额定转速下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。
二、额定功率和实际功率
1、额定功率：是指机器在额定转速下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：是指机器在工作中实际输出的功率。
3、机器不一定在额定功率下工作，机器正常工作时实际功率总是小于或等于额定功率，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。
例题：一个质量是1.0kg的物体，从地面上方20m高处开始做自由落体运动， (g取10m/s2)
①第1s内下落的位移是多少？
②这1s内重力对物体做多少功？
③第2s内物体下落的位移是多少？
④这1s内重力对物体做多少功？
⑤前1s和后1s重力对物体做功的功率各是多大？
⑥这2s时间内重力对物体做功的功率是多大？
h1=5m
w1=50J
h2=15m
w2=150J
P1=50W P2=150W
P3=100W
反思：通过以上的计算，说明了什么问题？
说明：即使是同一个力做功，做功的功率也可能是变化的，在一段时间内力对物体做功的功率，实际上是这段时间内力对物体做功的平均功率。
平均功率：描述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
P＝
t
W
当 t 很短很短时，此式表示瞬时功率
当 t 表示一段时间时，此式表示平均功率
三、平均功率和瞬时功率
一个物体在水平恒力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。
思考与推理
拓展：若物体在水平恒力F作用下作变速运动了一段时间t，则恒力F在时间t内做功的功率又如何呢？
功率与速度的关系
P＝F v
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？
当F与v同方向时（α＝0），P＝Fv
汽车(自行车)以额定功率在平直公路行驶时，若前方遇到了一段较陡的上坡路段，汽车(自行车)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？
四、功率与速度的关系
1、当汽车以恒定功率上坡时，司机常用换挡的方法减小速度来获得更大的牵引力
当发动机的功率P一定时，牵引力F与速度v成反比。
当速度v一定时，牵引力F与输出功率P成正比。
2、当汽车以恒定速率上坡时，司机常用踩油门提高输出功率来获得更大的牵引力
五、机动车辆的两种启动方式
1、以恒定功率启动。
2、以恒定加速度启动。
以恒定功率启动
①汽车保持在额定功率从静止开始运动：
当速度增加到使牵引力减小为f时，加速度为零，汽车做匀速直线运动，此时速度最大。
由于速度很小，所以牵引力很大，车做加速运动。随着速度不断增加、牵引力不断减小，加速度减小，汽车做加速度不断减小的加速运动
F
f
正方向
v
t
vm
o
v-t图象
汽车保持加速度不变从静止开始运动：
当速度增加到使汽车的输出功率等于额定功率，此时牵引力仍然大于阻力，汽车做仍做加速运动，后功率恒定，做加速度减小的加速运动，直到匀速运动。
由于加速度保持不变，牵引力不变，速度增加，所以汽车的输出功率增加。
v
t
vm1
o
vm2
t1
t2
F
f
正方向
以恒定加速度启动
v-t图象
解：
例题
由P =Fv 得
匀速行使时, 汽车的牵引力F =F阻= 1800N
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,求发动机在额定功率下汽车匀速行驶的速度.在同样的阻力下,如果匀速行驶速度只有54km/h,发动机输出的实际功率是多少?
F
P
v =
1800
60000
= m/s=33.3m/s=120km/h
v’=54km/h=15m/s
以较低的速度行使时,
实际功率P’ =Fv’ =1800×15W=27kW
注意：汽车的功率就是汽车牵引力的功率
2、定义式：
小结
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 cosα
该式一般用于求平均功率
4、单位：在国际单位制中 瓦特 W
该式用于求瞬时功率、平均功率
练习题
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、关于功率以下说法中正确的是（ ）
A、据 P=W/t可知，机器做功越多，其功率就越大
B、据 P=Fv可知，汽车牵引力一定与速度成反比
C、据 P=W/t可知，只要知道时间t内机器所做的功， 就可以求得这段时间内任一时刻机器做功的功率
D、根据 P=Fv可知，发动机功率一定时，交通工具的牵引力与运动速度成反比。
D