4.2 功率课件27张PPT
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文档简介
功率
上节课学习了功的概念及其运算，现在我们研究两个问题：
(1)质量为2kg的物体在4N的水平拉力F1作用下沿F1的方向以2m/s的速度匀速前进16m．在此过程中，有几个力对物体做功，各做功多少?此过程用多长时间?
拉力做功：W1=F1x =64J；
阻力做功：W1’=Fx =-64J；
t1=x/v=8s。
(2)质量为2kg的物体静止在光滑水平面上，在F2=4N的水平拉力作用下前进16m．在此过程中，有几个力对物体做功?各做功多少?此过程用多长时间?
拉力做功：W2=F2x =64J；
t2= =4s。
力对物体做功多少，只由F、x及它们间夹角决定，与物体是否还受其它力、物体是匀速运动还是变速运动无关．
比较一下，F 1、F2做功一样多，但所用时间不同．说明力对物体做功还有一个快慢问题．
本节课我们学习力做功快慢的描述问题．
方法一：
在做功大小相同的条件下比较所用的时间，时间越短，做功越快．
方法二：
在做功时间相同的条件下比较做功的多少，做功越多，做功越快．
如果时间不同，力对物体做的功也不同．那么怎样比较力做功的快慢?
可以用力对物体做的功和物体所用时间的比值来表示．
1.功率的概念：
(1)定义：
在物理学中，一个力所做的功W跟完成这些功所用时间t的比值w/t，叫做功率．
用P表示，则p＝w/t．
(2)功率的物理意义：功率是描述力对物体做功快慢的物理量．它由物体做的功与做这些功所需的时间决定，并不单纯地由做多少功决定，只有在做功时间相同的情况下，才能认为做功多则功率大。
p＝w/t是功率的定义式，也是功率的量度式，P与W、t间无比例关系，做功的快慢由做功物体本身决定．
根据这一公式求出的是平均功率．
同时这个公式变形后给我们提供了一种求功的方法：W=pt．
(3)单位：
国际单位制中，功率的单位为“瓦特”，简称“瓦”，符号是“W”，1W=1J/s．
即力在1秒钟内做的功为1W，则该力的功率为1瓦特．
"瓦"这个单位较小，技术上常用"千瓦"(kW)作功率的单位，1kW=1000W．
(4)功率是标量：功有正负，功率也有正功率和负功率。
负功率通常说成是物体克服阻力做功的功率(取绝对值)，所以计算功率时，一般不带正负号。
2．额定功率和实际功率
实际功率：
指机器工作中实际输出的功率．
额定功率：
指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．
机器不一定都在额定功率下工作．实际功率总是小于或等于额定功率．
实际功率如果大于额定功率易将机器损坏．
在机车启动和运行过程中，发动机的功率是指的牵引力的功率还是合外力的功率?
指牵引力的功率，因发动机是提供牵引力的．
车床的功率即为切削力的功率。
3.功率和速度
由功率的定义式P=W/t
功的计算式W=F·l可知
p=w/t=Fl /t
上式中的l/t即物体在时间t内的平均速度v，则有
p=F·v．
可见，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．
4.平均功率和瞬时功率
(1)平均功率：
描述力在一段时间内做功的快慢，用P=w/t计算；
若用P=Fv计算，v为t时间内的平均速度．
(2)瞬时功率：
如果时间t足够小，P=w/t，表示的就是瞬时功率；
若用P=Fv计算，v为瞬时速度．
5.对公式P=Fv讨论：
①F一定时，物体运动速度越大，功率P也越大，例如汽车、轮船的牵引力一定时，速度越大，单位时间内消耗能量也越大，输出功率越大。
②V一定时，F越大，P越大，例如汽车、轮船的速度一定时，装载货物越多，需要的牵引力越大，单位时间内消耗的能量越大，输出功率也越大。
③P一定时，F与v成反比，即做功的力越大，其速度就越小。当汽车发动机功率一定时，要增大牵引力，就要减小速度．所以汽车上坡时，司机用换挡的办法减小速度来得到较大的牵引力．
机车的输出功率
1、当汽车以恒定功率上坡时，司机常用换挡的方法来
减小速度，为什么？
2、汽车上坡时，要保持速度不变，必须加大油门，为
什么？
3、起重机在竖直方向匀速吊起某一重物时为什么发动
机输出功率越大，起吊的速度就越大？
4、实际生活中，输出功率是否可以无限制的增大呢？
我们再来看第二问，这时候汽车的实际工作的功率还是不是额定功率，为什么?
此时汽车的实际功率就不再是汽车的额定功率了，以较低的速度行驶时，
v=54km/h=15 m/s，于是：
p＝Fv＝1800×15W＝2.7×104W=27 kW．
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，如果行驶速度只有54km/h，发动机输出的实际功率是多少?
解：第一问求的是汽车在发动机额定功率工作的情况下匀速行驶的速度，关键是匀速，这个条件就意味着物体所受的牵引力和物体的阻力相等，可以得到牵引力的大小是
F＝1800N，根据功率的导出公式：p＝Fv，
我们可以得到
v=p/F=P/f=60000/1800m/s=33.3m/s=120km/h．
1．下面关于功率的说法正确的是( )
A．做功多的汽车，功率一定大
B．功率大的汽车做功一定快
C．功率是描述做功快慢的物理量，所以-10kW的功率小于5 kW的功率
D．以上说法都不对
解析：由功率的物理意义可知B对．
做功多，时间长则功率未必大，所以A错．
功率的符号不表示大小，所以C错．
B
2.关于功率，下列说法中正确的是( )
A.功率大说明力对物体做的功多
B.功率小说明力对物体做功慢
C.由公式P=W/t可知功率p与功W成正比
D.单位时间内力对物体做功越多，力的功率就越大
BD
3．一个质量为5 kg的物体从45 m高的楼上自由下落，求物体下落过程中的平均功率和落地时的瞬时功率．
解：
4．如图所示，倾角为30°、长度为10m的光滑斜面．一质量为1.2kg的物体从斜面顶端由静止开始下滑，求物体滑到斜面底端时重力做功的瞬时功率是多少?整个过程中重力做功的平均功率是多少?(g取10/s2)
解 物体下滑时受力情况如图所示。
由牛顿第二定律F=ma得物体的加速度a=Gsinθ/m=gsinθ=5m/s2
下滑到底端时的速度，
此时重力的瞬时功率
p=Gvcosθ=mgvcos60°
＝1.2 ×10×10×1/2w=60W．
物体下滑过程中重力做的总功
w=Glcosθ=mglcos60°
=1.2×10×10×1/2J=60J．
物体下滑的时间
t=v/a=10/5s=2s
重力做功的平均功率
p=w/t=60/2w=30W．
一.汽车以恒定功率起动
1.起动过程分析：
只要有a，a就要减小
最终，当F牵= F阻时，a=0，达最大速度vm
a减小的加速运动，最终匀速运动
有a
最终最大速度：
速度为v时的加速度：
1)运动情况
2)牵引力变化情况
v
t
O
F
t
O
P
t
O
vm
f
Pm
3)功率变化情况
汽车以恒定功率起动
最终最大速度：
1、质量为m的汽车，启动后在发动机功率P 保持不变的条件下行驶，经过一段时间后将达到以速度v 匀速行驶的状态；若行驶中受到的摩擦阻力大小保持不变，则在车速为v/4时，汽车加速度的大小为多大？
2、质量为m、发动机的额定功率为P0的汽车沿平直公路行驶，当它加速度为a 时的速度为v，测得发动机的实际功率为P1，假设运动中所受阻力恒定，它在平直公路上匀速行驶的最大速度为多大？
1.运动过程分析
1)匀加速运动阶段
可求出匀加速持续的时间
2)当功率刚达最大功率Pm时
3)当功率达最大功率Pm后
物体做什么运动？
二.汽车匀加速起动
2.运动过程的描述
1)运动情况
2)牵引力变化情况
v
t
O
F
t
O
4)临界状态
6)中途的加速度a
P
t
O
vm
f
Pm
v1
5)最大速度vm
F
匀加速运动的最后速度
3)功率变化情况
要判断是否已达最大功率!
二.汽车匀加速起动
3、汽车在水平直线公路上行驶，额定功率P0=80kW，汽车行驶过程中所受阻力恒为f =2.5×103 N，汽车的质量m=2.0×103kg。若汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度的大小为a=1.0m/s2，汽车达到额定功率后，保持额定功率不变继续行驶。求：
(1)匀加速运动能保持多长时间。
(2)当汽车的速度为5m/s时的瞬时功率。
(3)当汽车的速度为20m/s时的加速度。
(4)汽车在整个运动过程中所能达到的最大速度。
(5)若汽车从静止达最达速度用时为10s，则汽车在这段时间内的总位移为多大？
4、 质量为m=4000kg的卡车，额定功率P=60kW。当它从静止出发沿坡路前进时，每行驶100m，升高5m，所受阻力大小为车重的0.1倍，g取10m/s2。试求：
(1)卡车沿坡路向上行驶时能达到的最大速度多大？此时牵引力多大？
(2)如果卡车以0.5m/s2的加速度从静止开始沿坡路向上匀加速度起动，则此匀加速运动过程能持续多长时间？
上坡时
5、质量m=1t的小汽车，以额定功率行驶在平直公路上的最大速度是vm1=12 m/s，开上每前进20m升高1m的山坡时最大速度是vm2=8m/s。如果这两种情况中车所受到的摩擦阻力相等，g取10m/s2。求：
(1)摩擦阻力。
(2)汽车发动机的功率。
(3)车沿原山坡下行时的最大速度vm3。
上节课学习了功的概念及其运算，现在我们研究两个问题：
(1)质量为2kg的物体在4N的水平拉力F1作用下沿F1的方向以2m/s的速度匀速前进16m．在此过程中，有几个力对物体做功，各做功多少?此过程用多长时间?
拉力做功：W1=F1x =64J；
阻力做功：W1’=Fx =-64J；
t1=x/v=8s。
(2)质量为2kg的物体静止在光滑水平面上，在F2=4N的水平拉力作用下前进16m．在此过程中，有几个力对物体做功?各做功多少?此过程用多长时间?
拉力做功：W2=F2x =64J；
t2= =4s。
力对物体做功多少，只由F、x及它们间夹角决定，与物体是否还受其它力、物体是匀速运动还是变速运动无关．
比较一下，F 1、F2做功一样多，但所用时间不同．说明力对物体做功还有一个快慢问题．
本节课我们学习力做功快慢的描述问题．
方法一：
在做功大小相同的条件下比较所用的时间，时间越短，做功越快．
方法二：
在做功时间相同的条件下比较做功的多少，做功越多，做功越快．
如果时间不同，力对物体做的功也不同．那么怎样比较力做功的快慢?
可以用力对物体做的功和物体所用时间的比值来表示．
1.功率的概念：
(1)定义：
在物理学中，一个力所做的功W跟完成这些功所用时间t的比值w/t，叫做功率．
用P表示，则p＝w/t．
(2)功率的物理意义：功率是描述力对物体做功快慢的物理量．它由物体做的功与做这些功所需的时间决定，并不单纯地由做多少功决定，只有在做功时间相同的情况下，才能认为做功多则功率大。
p＝w/t是功率的定义式，也是功率的量度式，P与W、t间无比例关系，做功的快慢由做功物体本身决定．
根据这一公式求出的是平均功率．
同时这个公式变形后给我们提供了一种求功的方法：W=pt．
(3)单位：
国际单位制中，功率的单位为“瓦特”，简称“瓦”，符号是“W”，1W=1J/s．
即力在1秒钟内做的功为1W，则该力的功率为1瓦特．
"瓦"这个单位较小，技术上常用"千瓦"(kW)作功率的单位，1kW=1000W．
(4)功率是标量：功有正负，功率也有正功率和负功率。
负功率通常说成是物体克服阻力做功的功率(取绝对值)，所以计算功率时，一般不带正负号。
2．额定功率和实际功率
实际功率：
指机器工作中实际输出的功率．
额定功率：
指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．
机器不一定都在额定功率下工作．实际功率总是小于或等于额定功率．
实际功率如果大于额定功率易将机器损坏．
在机车启动和运行过程中，发动机的功率是指的牵引力的功率还是合外力的功率?
指牵引力的功率，因发动机是提供牵引力的．
车床的功率即为切削力的功率。
3.功率和速度
由功率的定义式P=W/t
功的计算式W=F·l可知
p=w/t=Fl /t
上式中的l/t即物体在时间t内的平均速度v，则有
p=F·v．
可见，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．
4.平均功率和瞬时功率
(1)平均功率：
描述力在一段时间内做功的快慢，用P=w/t计算；
若用P=Fv计算，v为t时间内的平均速度．
(2)瞬时功率：
如果时间t足够小，P=w/t，表示的就是瞬时功率；
若用P=Fv计算，v为瞬时速度．
5.对公式P=Fv讨论：
①F一定时，物体运动速度越大，功率P也越大，例如汽车、轮船的牵引力一定时，速度越大，单位时间内消耗能量也越大，输出功率越大。
②V一定时，F越大，P越大，例如汽车、轮船的速度一定时，装载货物越多，需要的牵引力越大，单位时间内消耗的能量越大，输出功率也越大。
③P一定时，F与v成反比，即做功的力越大，其速度就越小。当汽车发动机功率一定时，要增大牵引力，就要减小速度．所以汽车上坡时，司机用换挡的办法减小速度来得到较大的牵引力．
机车的输出功率
1、当汽车以恒定功率上坡时，司机常用换挡的方法来
减小速度，为什么？
2、汽车上坡时，要保持速度不变，必须加大油门，为
什么？
3、起重机在竖直方向匀速吊起某一重物时为什么发动
机输出功率越大，起吊的速度就越大？
4、实际生活中，输出功率是否可以无限制的增大呢？
我们再来看第二问，这时候汽车的实际工作的功率还是不是额定功率，为什么?
此时汽车的实际功率就不再是汽车的额定功率了，以较低的速度行驶时，
v=54km/h=15 m/s，于是：
p＝Fv＝1800×15W＝2.7×104W=27 kW．
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，如果行驶速度只有54km/h，发动机输出的实际功率是多少?
解：第一问求的是汽车在发动机额定功率工作的情况下匀速行驶的速度，关键是匀速，这个条件就意味着物体所受的牵引力和物体的阻力相等，可以得到牵引力的大小是
F＝1800N，根据功率的导出公式：p＝Fv，
我们可以得到
v=p/F=P/f=60000/1800m/s=33.3m/s=120km/h．
1．下面关于功率的说法正确的是( )
A．做功多的汽车，功率一定大
B．功率大的汽车做功一定快
C．功率是描述做功快慢的物理量，所以-10kW的功率小于5 kW的功率
D．以上说法都不对
解析：由功率的物理意义可知B对．
做功多，时间长则功率未必大，所以A错．
功率的符号不表示大小，所以C错．
B
2.关于功率，下列说法中正确的是( )
A.功率大说明力对物体做的功多
B.功率小说明力对物体做功慢
C.由公式P=W/t可知功率p与功W成正比
D.单位时间内力对物体做功越多，力的功率就越大
BD
3．一个质量为5 kg的物体从45 m高的楼上自由下落，求物体下落过程中的平均功率和落地时的瞬时功率．
解：
4．如图所示，倾角为30°、长度为10m的光滑斜面．一质量为1.2kg的物体从斜面顶端由静止开始下滑，求物体滑到斜面底端时重力做功的瞬时功率是多少?整个过程中重力做功的平均功率是多少?(g取10/s2)
解 物体下滑时受力情况如图所示。
由牛顿第二定律F=ma得物体的加速度a=Gsinθ/m=gsinθ=5m/s2
下滑到底端时的速度，
此时重力的瞬时功率
p=Gvcosθ=mgvcos60°
＝1.2 ×10×10×1/2w=60W．
物体下滑过程中重力做的总功
w=Glcosθ=mglcos60°
=1.2×10×10×1/2J=60J．
物体下滑的时间
t=v/a=10/5s=2s
重力做功的平均功率
p=w/t=60/2w=30W．
一.汽车以恒定功率起动
1.起动过程分析：
只要有a，a就要减小
最终，当F牵= F阻时，a=0，达最大速度vm
a减小的加速运动，最终匀速运动
有a
最终最大速度：
速度为v时的加速度：
1)运动情况
2)牵引力变化情况
v
t
O
F
t
O
P
t
O
vm
f
Pm
3)功率变化情况
汽车以恒定功率起动
最终最大速度：
1、质量为m的汽车，启动后在发动机功率P 保持不变的条件下行驶，经过一段时间后将达到以速度v 匀速行驶的状态；若行驶中受到的摩擦阻力大小保持不变，则在车速为v/4时，汽车加速度的大小为多大？
2、质量为m、发动机的额定功率为P0的汽车沿平直公路行驶，当它加速度为a 时的速度为v，测得发动机的实际功率为P1，假设运动中所受阻力恒定，它在平直公路上匀速行驶的最大速度为多大？
1.运动过程分析
1)匀加速运动阶段
可求出匀加速持续的时间
2)当功率刚达最大功率Pm时
3)当功率达最大功率Pm后
物体做什么运动？
二.汽车匀加速起动
2.运动过程的描述
1)运动情况
2)牵引力变化情况
v
t
O
F
t
O
4)临界状态
6)中途的加速度a
P
t
O
vm
f
Pm
v1
5)最大速度vm
F
匀加速运动的最后速度
3)功率变化情况
要判断是否已达最大功率!
二.汽车匀加速起动
3、汽车在水平直线公路上行驶，额定功率P0=80kW，汽车行驶过程中所受阻力恒为f =2.5×103 N，汽车的质量m=2.0×103kg。若汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度的大小为a=1.0m/s2，汽车达到额定功率后，保持额定功率不变继续行驶。求：
(1)匀加速运动能保持多长时间。
(2)当汽车的速度为5m/s时的瞬时功率。
(3)当汽车的速度为20m/s时的加速度。
(4)汽车在整个运动过程中所能达到的最大速度。
(5)若汽车从静止达最达速度用时为10s，则汽车在这段时间内的总位移为多大？
4、 质量为m=4000kg的卡车，额定功率P=60kW。当它从静止出发沿坡路前进时，每行驶100m，升高5m，所受阻力大小为车重的0.1倍，g取10m/s2。试求：
(1)卡车沿坡路向上行驶时能达到的最大速度多大？此时牵引力多大？
(2)如果卡车以0.5m/s2的加速度从静止开始沿坡路向上匀加速度起动，则此匀加速运动过程能持续多长时间？
上坡时
5、质量m=1t的小汽车，以额定功率行驶在平直公路上的最大速度是vm1=12 m/s，开上每前进20m升高1m的山坡时最大速度是vm2=8m/s。如果这两种情况中车所受到的摩擦阻力相等，g取10m/s2。求：
(1)摩擦阻力。
(2)汽车发动机的功率。
(3)车沿原山坡下行时的最大速度vm3。