2020-2021学年鲁科版（2019）必修第二册 1.2功率 课件（22张）

第一章 功和机械能
第2节 功率
问题与目标
1、理解功率的概念及其意义，了解生产生活中常见机械的功率大小，能用功率的定义式 进行相关计算。
2、知道公式P=Fv的物理意义，并能够分析当汽车功率一定时，牵引力与速度的关系等与功率相关的实际问题。
3、能理解和区别生活中各种机械的额定功率、实际功率、最大功率、平均功率、瞬时功率的意义。引导学生在生活中学习物理，激发学生学习和研究物理的好奇心和求知欲。
谁做功比较快？
一、功率的含义
做功的快慢不仅与做功的多少有关，还与做这些功所耗费的时间有关。物理学中将力所做的功W与完成这些功所用的时间t之比，称为功率，用符号P表示，即：
在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，用符号W表示。如果某力在1s内做1J的功，它的功率就是1W。瓦这个单位比较小，在工程技术上常用千瓦（kW）作为功率的单位。
换算关系为：1kW=1000 W
上节课我们学习到功是标量，那么功率是描述做功快慢的物理量，也是标量。
二、常见机械的功率
汽车、轮船、火车等交通工具和各种起重机械的动力由内燃机或电动机等动力机械提供，功率是衡量动力机械性能的重要参数。每一种动力机械都有一个长时间工作的最大允许功率，这个功率称为机械的额定功率（一般也为最大功率）。
实际工作时，动力机械的功率可能大于或小于额定功率，这个功率称为机械实际功率。
例如，汽车爬陡坡时，如果要保持较大速度，实际功率就可能超过额定功率，这对动力机械有害，要尽量避免。汽车在平直公路上缓慢匀速行驶时，实际功率就往往小于额定功率。
三、功率与力、速度的关系
当我们用恒力F推动书本，让书本在水平桌面上做直线运动时，力F对书本做功的功率是多大呢？
力F的方向和书本位移的方向相同，推力F所做的功W=Fs。根据功率的公式 可得 ，而其中 ，因此，推力F做功的功率P=Fv。
思考：该公式使用过程中要注意什么？公式 是平均功率还是瞬时功率？公式P=Fv能不能求解平均功率？
教师总结：功率与速度的关系 （1）当F与v方向相同时，P=Fv； （2）当F与v夹角为α时，P=Fvcosα； （3）当v是平均速度时，P=Fv指平均功率； （4）当v是瞬时速度时，P=Fv指瞬时功率。 说明：求解平均功率时常用 ，求解瞬时功率时常用P=Fv。
功率与速度的关系
（1）当F与v方向相同时，P=Fv； （2）当F与v夹角为α时，P=Fvcosα； （3）当v是平均速度时，P=Fv指平均功率； （4）当v是瞬时速度时，P=Fv指瞬时功率。 说明：求解平均功率时常用 ，求解瞬时功率时常用
P=Fv。
列高速列车总质量m=465t，其额定功率P=5300kW，在水平直轨道上行驶时，轨道对列车的阻力F阻是车重的0.018。列车以额定功率工作，取重力加速度g=10m/s2，求：
（1）当行驶速度v=10m/s时，列车的牵引力和加速度； （2）列车在水平直轨道上行驶的最大速度。
例题解析
分析
由已知的速度和额定功率可求出牵引力，再根据牛顿第二定律可求出加速度。列车以额定功率工作，若牵引力F大于阻力F阻（如下图），列车做加速运动。随着速度的增大，牵引力 会逐渐减小，当F=F阻时列车的加速度为0，速度达到最大值vmax。
由题意可知F阻=0.018mg。设列车以额定功率工作，当行驶速度v=10m/s时，牵引力为F1；行驶速度达到最大值vmax时，牵引力为F2
（1）由P=F1v得
根据牛顿第二定律，有
解得
列车的加速度方向与牵引力方向一致。
（2）当F2=F阻时，列车行驶速度最大。由P=F2vmax得
列车的最大行驶速度方向与牵引力方向一致。
根据这个例题我们来探讨一下汽车启动的问题：
首先我们来探讨一下汽车启动的一般情况
汽车在行驶的过程中会受到牵引力F，摩擦力等恒定阻力f，重力mg，地面的支持力N。其中重力和支持力对物体不做功，牵引力和摩擦力所提供的合力为F合=F－f，由牛顿第二定律F合=ma可得：F－f=ma。
我们假设汽车发动机的功率恒定为P，汽车行驶时的速度为v，就有P=Fv。
拓展解析
汽车启动的两种情况：
1、以恒定的功率启动
①根据P=Fv公式可知，汽车启动时速度v不断增大，所以牵引力F逐渐减小；再根据F－f=ma可知，加速度a逐渐减小；②当F=f时，加速度a=0，速度达到最大vmax，汽车将匀速行驶。
2、以恒定的加速度启动
①根据F－f=ma公式可知，加速度恒定，即F－f恒定，因为阻力恒定，所以牵引力F恒定；由于加速度恒定，所以速度均匀增加，即功率均匀增加；②当功率增大到额定功率时，由于存在加速度，所以速度依旧在增加，相应的，牵引力逐渐减小；再由F－f=ma可知，加速度逐渐减小；③当F=f时，加速度a=0，速度达到最大vmax，汽车将匀速行驶。
随堂练习
D
C
C
3.汽车上坡时，在功率保持不变的情况下，由“5”挡换到“4” 挡或更低的挡位，其目的是( ) A.增大速度，得到较大的牵引力
B.增大速度，得到较小的牵引力 C.减小速度，得到较大的牵引力
D.减小速度，得到较小的牵引力
4.若静止在平直铁道上的列车以恒定的功率启动,在启动后的一小段时间内,关于列车的运动,下列说法正确的是( ) A.做匀加速直线运动
B.列车的速度和加速度均不断增加 C.列车的速度增大,加速度减小
D.列车做匀速运动
C