8.1功和功率 课时2 26张PPT

§8.1功与功率
方式一：搬运工分批搬运1t货物，需时间1h
方式二：用一台起重机提升1t货物，需时1min
问题：
1、用不同的方式，对货物所做的功是否相同？
2、所用时间不同，几种方式中做功的快慢是否相同？
结论：对重物所做的功相同，但所用时间不同，说明做功快慢不同。
在建筑工地上分别采用以下方式，把货物从地面运到三楼
方式三：用另一台起重机提升2t货物，需时1min
（1）定义：功W与完成这些功所用时间t的比值
（2）定义式：
比值法定义
（4）功率也是标量
（5）功率的单位：
瓦特（W）
一、功率
（3）物理意义：表示力对物体做功快慢的物理量
W＝Fscosα
P＝
t
W
P＝Fvcosα
P＝
t
Flcosα
v
F
α
v1
v2
F
α
v
F2
F1
P＝vFcosα
P＝Fvcosα
v＝
t
l
二、功率与速度的关系：
（1）定义：功W与完成这些功所用时间t的比值
（2）定义式：
比值法定义
（4）功率也是标量
（5）功率的单位：
瓦特（W）
一、功率
（3）物理意义：表示力对物体做功快慢的物理量
计算式：P＝Fvcosα
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
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
平均功率、瞬时功率
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
功率与速度的关系
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
练习
2.某人用同一水平力F 先后两次拉同一物体，第一次使此物体沿光滑水平面前进距离l ，第二次使此物体沿粗糙水平也前进距离l ，若先后两次拉力做的功为W1和W2 ，拉力做功的功率是P1和P2 ，则（ ）
A、W1=W2，P1=P2 B、W1=W2，P1＞P2
C、W1＞W2，P1＞P2 D、W1＞W2，P1=P2
B
光滑
粗糙
3.从空中以40m/s的初速度平抛一重为10N的物体?物体在空中运动3s落地，不计空气阻力，取g=10m/s2，则物体落地时，重力的瞬时功率为( )
A. 400W B. 300W
C. 500W D. 150W
B
要点：
必须弄清是何种类型的功率，并能正确选择公式
——这一过程重力的平均功率为( )
D
练习
质量ｍ＝3 kg的物体，在水平力F＝6 Ｎ的作用下，在光滑的水平面上从静止开始运动，运动时间ｔ＝3 s，求：
（1）力F在ｔ＝3 s内对物体所做的功.
（2）力F在ｔ＝3 s内对物体所做功的平均功率. （3）在3 s末力F对物体做功的瞬时功率.
练习
观 看 图 片
三、额定功率和实际功率
1、额定功率：是指机器在正常条件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．
4、机械效率是描述机械做功时有效利用率的物理量
例题
某型号汽车发动机的额定功率为60kW,在水平路面上行使时受到的阻力是1800N,求发动机在额定功率下汽车匀速行使的速度.在同样的阻力下,如果匀速行使速度只有54km/h,发动机输出的实际功率是多少?
注意：汽车的功率就是汽车牵引力的功率
关于P=Fv的讨论
（1）为什么同样一辆机动车，在满载时的行驶速度一般比空载时小得多？
分析：当功率P一定时，F、v成反比。
（2）汽车从平路到上坡，若要保持速度不变，为什么必须加大油门 呢？
分析：当速度v一定时，P、F成正比。
（3）起重机吊同一物体匀速上升，速度越大，起重机输出功率越大。
分析：当力F一定时，P、v成正比。
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，汽车的牵
引力与运动速度成反比。
D
应用：
汽车爬坡时必须使用低速档
练习
2.71
3.43
14
2.38
3.00
16
2.11
2.67
18
1.36
1.71
28
后齿轮
1.58
2.00
24
38
48
1.81
小齿轮
21
2.29
大齿轮
转速比
问题讨论：机车起动
说明：
对于交通工具，公式：
实际功率
牵引力
瞬时速度
1、机车以恒定功率的起动过程
机车速度最大时：
水平面上
0
t
a
0
t
F
0
t
P
t
v
0
1、机车以恒定功率启动
速度v
F=P/v
保持Vm匀速
当F=F 阻时
a=0
V达到Vm
a= (F-F阻)/m
(a与v同向)
运动性质：先做a减小的加速运动，再做匀速运动
问题讨论：机车起动
问题讨论：机车起动
0～t1阶段，机车匀加速
v 增大
P 增大
t1时刻，机车达额定功率
t1 ～t2阶段，机车以额定功率继续加速，同情况1
v 增大，F减小，一直到a = 0
2、机车以恒定加速度启动
P
t
0
F
t
0
a
t
0
a不变
a=(F-F阻)/m
F不变
P额一定
V增大
当P=P额
a≠0
V仍增大
v
P=FV
当F=F 阻时
a=0
V达到Vm
保持Vm匀速
F=P/v
a= (F-F阻)/m
先做匀加速运动，再做a减小的加速运动，最后是匀速运动
v
t
0
V1
Vm
质量为5t的汽车,额定功率为P=90kW,设汽车运动的阻力恒为车重的0.05倍。
1.求汽车沿水平道路行驶的最大速度?
2.设汽车由静止起沿水平道路做匀加速直线运动,加速度a=0.4m/s2,求汽车维持这一加速度行驶的最长时间(g=10m/s2)
练习
1.∵m=5000kg, P=9.0×104 W
f=kmg=0.05×5000×10=2.5×103N
∵Pm=fvm
∴vm=Pm／f =9×104／2.5×103 =36 m/s
解题思路
根据牛顿第二定律有: F – f=ma
F=f+ma=4.5×103N
匀加速运动完毕时有:P=Pm
∵Pm=Fv
∴v=Pm／F =9.0×104 ／ 4.5×103=20 m/s
2.汽车做匀加速运动完毕时,功率达到最大输出功率,即额定功率
∵v=at
∴t=v／a=50(s)
错误解法:vm=at t=vm／a=90(s) ?
小结
功率是表示物体做功快慢的物理量。
一组概念辨析：平均功率、瞬时功率、额定功率、实际功率、机械效率等。
2 .功率的单位有W、kW、1 kW=1000W 。
3.功率的求解公式有：
P=W/t P = F·vcosα。
4.公式P = F·v的应用。机车的起动问题。
5.说明：在日常生活中，我们经常说某台机器的功率，或某物体做功的功率，实际上是指某个力对物体做功的功率。
例如：
汽车的功率就是汽车牵引力的功率
起重机吊起货物的功率就是钢绳拉力的功率
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，问：
（1）汽车保持以额定功率从静止起动后能达到的最大速度是多少？
（2）若汽车保持以0.5m/s2的加速度做匀加速运动，这一过程能维持多长时间？
练习
额定功率为80kW的汽车，在水平长直公路上行驶时最大速度可达20m/s,汽车质量为2×103kg 。如果汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度可达2m/s2 。设运动过程中阻力大小不变，试求：
（1）汽车运动时所受阻力f；
（2）汽车匀加速运动过程可持续的时间t′；
（3）汽车启动后，发电机在第三秒末的即时
功率P3；
（4）汽车在做匀加速直线运动过程中，发动
机所做的功W′．
练习