鲁科版_必修2_第3节 功率课件39张PPT

第三节 功率
笔
记
有1吨的货物，准备运到三楼，分别用三种方式起运，哪种方式做功快？
A：搬运工分批搬，需3小时。
B：用一台小型起重机提升，需1分钟。
C：用一台大型起重机提升，需30秒。
结论：
做功相同，做功时间少的做功快。
有甲乙丙三位同学，准备一些砖搬到三楼，哪位同学做功快？
甲：1小时搬砖100块。
乙：1小时搬砖120块。
丙：1小时搬砖90块。
结论：
时间相同，做功多的做功快。
下列情况又是哪种做功快？
{2D5ABB26-0587-4C30-8999-92F81FD0307C}编号
做功
所用时间
1
1000J
20S
2
2400J
60S
3
1600J
80S
为了描述做功的快慢，物理学中引入功率的概念。
一、功率的定义：
1.定义：
2.定义式：
3.功率的单位:
4.功率是标量
瓦（W）、千瓦（kw）
功W跟完成这些功所用时间t的比值叫功率。
它是描述物体做功快慢的物理量
5.P＝????????求出来的是平均功率
?
笔
记
W＝FLcosα
P＝
t
W
P＝Fvcosα
P＝
t
FLcosα
v
F
α
v1
v2
F
α
v
F2
F1
P＝Fcosα.v
P＝F.vcosα
v＝
t
L
二、功率的另一表达式
分解力F
分解速度v
笔
记
笔
记
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？
当F与v同方向时（α＝0），P＝Fv
反比
正比
正比
三、功率与速度的关系
笔
记
笔
记
四、平均功率和瞬时功率
1.平均功率:
力对物体在某一时刻做功的功率叫瞬时功率
v是这段时间内的平均速度
可计算直线和曲线运动的功率
通常用于计算直线运动的功率
v是变速运动中某一时刻的瞬时速率
P=Fvcosα
2.瞬时功率:
物体在做变速运动时，力在某段时间内的功率
笔
记
五、额定功率和实际功率
1.额定功率:
2.实际功率:
　 额定功率是动力机器重要的性能指标,一个动力机器的额定功率是一定的
实际功率应小于或等于额定功率,但不能大于额定功率,否则会损坏机器
　　机械或用电器正常工作状态下所能输出的最大功率叫额定功率
机器工作时实际输出的功率
3、机械效率
是描述机械做功时有效利用率的物理量
笔
记
汽车由静止启动，运动的情况有两种：
1.以额定功率P额启动
2.在恒定的牵引力F作用下启动
六、汽车启动
笔
记
1.在额定功率下启动：
功率P一定
牵引力F
速度v
阻力f 不变
加速度a
加速度减小的加速运动
达到最大速度vm
F=f 时
a=0
匀速直线运动
1.当F=f 时速度最大
2.先变加速再匀速
3.速度-时间图象
v
o
t
vm
4.涉及的公式
笔
记
加速度a恒定
速度v
v=at
F不变
匀加速直线运动
功率P
P2.由静止开始以恒定的牵引力F（a）启动
1.当F=f 时速度最大
2.先匀加速再变加速最后匀速
3.速度-时间图象
P=Fv
P=P额
功率P一定
牵引力F恒定
v
o
t
t1
vm
v1
4.涉及的公式
与额定功率启动相同
笔
记
例题：汽车发动机的额定功率为60kw，汽车的质量为5t，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.1倍，g取10m/s2。
（1）汽车保持额定功率不变从静止起动后
①汽车所能达到的最大速度是多大？
②当汽车的加速度为2m/s2时，速度为多大？
③当汽车的速度为6m/s时，加速度为多大？
（2）若汽车从静止开始，保持以0.5m/s2的加速度做匀加速运动，这一过程能维持多长时间？
例题：汽车发动机的额定功率为60kw，汽车的质量为5t，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.1倍，g取10m/s2。
（1）汽车保持额定功率不变从静止起动后
①汽车所能达到的最大速度是多大？
解：由题意可知:
（1）①由P＝fvm得：
=0.1×5000×10
= 5000（N）
f=0.1mg
例题：汽车发动机的额定功率为60kw，汽车的质量为5t，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.1倍，g取10m/s2。
（1）汽车保持额定功率不变从静止起动后
②当汽车的加速度为2m/s2时，速度为多大？
解：由题意可知:
f=0.1mg
=0.1×5000×10
= 5000（N）
得：F＝f+ma= 5000+5000×2＝1.5×104(N)
由P＝Fv
例题：汽车发动机的额定功率为60kw，汽车的质量为5t，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.1倍，g取10m/s2。
（1）汽车保持额定功率不变从静止起动后
③当汽车的速度为6m/s时，加速度为多大？
解：由题意可知:
f=0.1mg
=0.1×5000×10
= 5000（N）
③P＝Fv
得：F＝????v＝60×1036＝1.0×104(N)
?
F－f＝ma
得：a＝F－f????=1.0×?????????????????????????????????????????????＝1.0(m/S2)
?
例题：汽车发动机的额定功率为60kw，汽车的质量为5t，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.1倍，g取10m/s2。
（2）若汽车从静止开始，保持以0.5m/s2的加速度做匀加速运动，这一过程能维持多长时间？
解：由题意可知:
=0.1×5000×10
= 5000（N）
得：F＝f+ma= 5000+5000×0.5＝7.5×103(N)
当功率增加到额定功率时，由P＝Fv
f=0.1mg
教材作业
第63页
第1、2题
教材　第63页
1.一台电动机工作时的功率是10kW，要用它匀速提升2.7×104 kg的货物，提升的速度将是多大？
解析：匀速，F＝mg
由P＝Fv
得：v＝????????
　　??=10×????????????????.7×????????????×????????＝????????????＝????.7×????????-2(m/s)
?
教材　第63页
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？
解析：匀速抽水：
F＝mg
抽水机每秒做的功：
W＝Fh=mgh
功率：
P＝????????=????????????????=????????×????????×????????????＝3000（W）
半小时做的功：
W＝pt=3000×1800＝5.4×106（J）
?
新课程导学　第46页
【典例1】如图所示,质量为m=2kg的木块在倾角为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0.5,已知,取g=10m/s2,求
(1)前2S内重力做的功;
(2)前2S内重力的平均功率;
(3)2S末重力的瞬时功率.
新课程导学　第46页
mg
f
a
x
y
N
L
θ
mgcosθ
mgsinθ
θ
解：受力分析，正交分解
x方向，加速：
mgsinθ－f=ma
y方向，平衡：
N＝mgcosθ
动摩擦：
f=μN
∴a=g(sinθ－μcosθ)＝2m/s2
前2S的位移：
L=????????????????????=4m
2S末的速度
v=at=4m/s
?
（1）前2S重力做功
W＝mgsinθ.L＝48J
（2）其平均功率
P＝????????＝24W
（3）2S末重力的瞬时功率
P＝ mgsinθ.v=48W
?
新课程导学　第46页
【针对训练1－1】位于水平面上的物体在水平恒力F1作用下，做速度为v1的匀速运动；若作用力变为斜向上F2的恒力，物体做速度为v2的匀速运动，且F1与F2的功率相同。则可能有（ ）。
A.F1＝F2,v1＞v2 B.F1＝F2,v1＜v2
C.F2＞F1,v1＞v2 D.F2＜F1,v1＜v2
BD
P＝ F1.v1=F2cosθ.v2
新课程导学　第47页
【典例2】汽车发动机的额定功率为60kW,其质量为5×103kg,在水平路面上行驶时受阻力恒定为5×103N,试求:
(1)汽车所能达到的最大速度;
(2)若汽车以的加速度由静止开始做匀加速运动,则汽车受到的牵引力多大?
(3)汽车匀加速运动的时间多长?
新课程导学　第47页
【典例2】汽车发动机的额定功率为60kW,其质量为5×103kg,在水平路面上行驶时受阻力恒定为5×103N,试求:
(1)汽车所能达到的最大速度;
(2)若汽车以的加速度0.5m/s2由静止开始做匀加速运动,则汽车受到的牵引力多大?
(3)汽车匀加速运动的时间多长?
解:(1)当汽车以最大速度行驶时,F＝f=5×103N.
P＝Fv=fvm
vm=????????=12m/s
(2)牛二：F－f=ma
F=f+ma=5×103＋5×103×0.5＝7500（N）
(3)P=Fv1
v1=????????=8m/s
t1=????1????=16S
?
新课程导学　第47页
【针对训练2－1】汽车发动机的额定功率为150kW,汽车的质量为5×103kg,汽车在水平路面上行驶驶时,阻力是车重的????????????倍,重力加速度g取10m/s2(所有计算结果保留两位有效数字)
(1)若汽车保持额定功率不变从静止启动,当车速v1=10m/s时其加速度a1是多大?
(2)若汽车从静止开始,保持以a=1.0m/s2的加速度做匀加速直线运动,维持这一过程的时间t是多长?这一过程中汽车牵引力做功W是多少?
?
新课程导学　第47页
f=0.1mg
= 5000（N）
解：（1）由题意可知:
汽车运动中所受的阻力大小为：
=0.1×5000×10
当汽车的速度为v1=10m/s时
P＝F1v1
得：F1＝????v1＝1.5×10510＝1.5×104(N)
?
牛二：
F1－f＝ma1
得：a1＝F1－f????=1.????×?????????????????????????????????????????????＝2.0(m/S2)
?
新课程导学　第47页
得：F＝f+ma= 5000+5000×1.0＝1.0×104(N)
当功率增加到额定功率时，由P＝Fv
汽车的位移是：
L＝12????????2
?
＝12×1×152＝112.5(m)
?
汽车牵引力做的功：
W=FL=1.0×104×112.5=1.1×106(J)
新课程导学　第48页
【课堂达标】1.下列有关功和功率的说法中，正确的是（　　　）
A.做功越多，功率越大
B.力越大，力的功率越大
C.功率越大，做功越快
D.力越大，速度越大，力的功率一定增大
C
新课程导学　第48页
【课堂达标】2.一片质量约为5×10－4kg的秋叶自5m高的树枝上落下并飘落到地面,此过程中重力的平均功率可能为(g=10m/S2)( )
A.0.008W B.0.025W C.0.05W D.0.1W
A
如果自由下落：
飘落，时间t1＞t=1S
新课程导学　第48页
【课堂达标】3.(多选）汽车在平直公路上以恒定的功率启动，设阻力恒定，则图中关于汽车运动过程中加速度、速度随时间变化的关系，以下判断正确的是（　　）
A.汽车的加速度－时间图象可用图乙描述
B.汽车的速度－时间图象可用图甲描述
C.汽车的加速度－时间图象可用图丁描述
D.汽车的速度－时间图象可用图丙描述
AB
先加速度减小的加速运动，后匀速运动
新课程导学　第48页
【课堂达标】4.将质量为20kg的物体从静止开始以1m/s2的加速度竖直提升2m。求在此过程中拉力做功的平均功率为多少？到达2m高处时拉力做功的瞬时功率多大？(g=10m/s2)
解：由牛二有：
F-mg=ma
得：F＝mg＋ma＝220N
运动学公式：
h=????????????????????
?
得：t=2S
拉力做的功：
W＝Fh=440J
拉力的平均功率：
P＝????????=220W
?
运动学公式：
v=at=2m/S
拉力的瞬时功率：
P＝Fv=440W
mg
F
a
作业与检测　第91页
3.如图所示，在光滑的水平面上放着一个质量为10kg的木箱，拉力F与水平方向成60°角，F＝2N。木箱从静止开始运动，4S末拉力的瞬时功率为（　　　）
A.0.2W B.0.4W C.0.8W D.1.6W
B
解析：Fcosθ=ma，
∴a=0.1m/s2
v=at=0.4m/S
P=Fcosθ.v=0.4W
作业与检测　第91页
4.假设摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速度。如果摩托艇发动机的输出功率变为原来的2倍，则摩托艇的最大速率变为原来的（ ）。
A.4倍 B.2倍 C.????倍 D.????倍
?
D
P=Fv=fv=kv.v=kv2
∴P=kv2∝v2
∴v∝????
?
作业与检测　第91页
5.如图所示,水平抛出的物体抵达斜面上端P处时,其速度方向恰好沿着斜面向下,然后沿斜面无摩擦滑下,在下图所示的图象中能正确描述物体重力的功率PG随时间t变化的图象是( )
C
在物体抵达斜面之前
抵达斜面后, 加速度
A.
B.
C.
D.
PG＝mgvy
vy=ayt
∴PG＝mgayt
抵达斜面后,竖直方向的加速度
a=gsinθ
ay=asinθ=gsin2θay=g
到达斜面后其斜率变小
a
g
作业与检测　第91页
8.质量m为的汽车，启动后沿平直路面行驶，如果发动机的功率恒为P，汽车行驶过程中受到的摩擦阻力大小一定，汽车速度能够达到的最大值为v，那么当汽车的车速为????????时，汽车的瞬时加速度的大小为（ ）。
A.???????????? B.???????????????? C.???????????????? D.????????????????
?
B
最大速度时：P=fv
∴f＝????v
?
速度为v?????时：P=F×v?????
?
∴F＝3????v
?
牛二：F－f＝ma
∴a＝2????????v
?
作业与检测　第91页
10.假定汽车的额定功率为80kW,在某平直的公路上行驶的最大速度为20m/S,汽车的质量为2×103kg.如果汽车从静止开始做匀加速直线运动,加速度大小为2m/S2,运动过程中阻力不变,试求:
(1)汽车所受的阻力大小；
解：最大速度时：P=fvm
∴f＝????v????
?
＝????????????????????????????=????????????????(????)
?
作业与检测　第91页
10.假定汽车的额定功率为80kW,在某平直的公路上行驶的最大速度为20m/S,汽车的质量为2×103kg.如果汽车从静止开始做匀加速直线运动,加速度大小为2m/S2,运动过程中阻力不变,试求:
(2)汽车匀加速运动的时间。
（2）牛二：F－f＝ma
∴F＝f＋ma
＝4000＋2000×2＝8000（N）
功率达额定功率，加速度为a,速度为v时：P=Fv
∴v＝????F
?
＝????????????????????????????????????=????????(????/????)
?
匀加速的时间：t=????????
?
＝????????????=????(????)
?
作业与检测　第91页
11.人的心脏每跳一次大约输送8×10-5m3的血液,正常人血压(可看做心脏压送血液的压强)的平均值约为1.5×104Pa,心跳约每分钟70次,据此估测心脏工作的平均功率约为多少？
解：人的心脏每跳一次输送的血液，可看做长为L，截面积为S的液柱
压强公式：P＝????????
?
∴W＝PSL=PV
因此有：W＝FL
题设每分钟心跳70次
所有平均功率为：
P＝????????????????????
?
＝1.5×104×8×10－5＝1.2（J）
＝????????×????.2????????=????.4(????)