2020-2021学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册8.1功 功率（第二课时）课件(共25张PPT)

(共25张PPT)
第二课时
功率
思考
做功不同，时间相同
做功相同，时间不同
功率
2、单位：在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，符号是W，1W＝1J/s
技术上常用千瓦（kW）作为功率的单位，1kW＝1000W。
1、定义：功跟完成这些功所用时间的比值，叫做功率。
3、物理意义：反映力对物体做功的快慢。
P＝
t
W
比值法
还有哪些学过的物理量也是用比值法定义的？
4、功率是标量
额定功率
、实际功率
1、额定功率：是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。
2、实际功率：是指机器在工作中实际输出的功率。
3、注意：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。
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。
说明
练习
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.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
平均功率、瞬时功率
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
功率的另一种表达式
W＝Flcosα
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
功率与速度的关系
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
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,如果以54km/h的速度匀速行驶,则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,
∴
P′=Fv′
=1800×15W=27kW
注意：汽车的功率就是汽车牵引力的功率
质量m=3kg的物体，在水平力F=6N的作用下,
在光滑平面上从静止开始运动，运动时间t=3s.求：
（a）力F在t=3s内对物体所做的功?
(b)
力F在t=3s内对物体所做的功的平均功率?
(c)
在3s末,力F对物体所做的功的瞬时功率?
解：
a=F/m=2m/s2
t=3s内物体的位移:
s=at2/2=
9(m)
3s
末的速度:V=at=6(m/s)
（a）
W=Fs=
54(J)
(b)
P=w/t=
18(W)
(c)
P=Fv=
36(w)
F
FN
mg
例题
2、定义式：
小结
功率
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
类型1：机车以恒定功率
P
启动
附：机车启动问题
P＝F
v
发动机的实际功率
发动机的牵引力
机车的瞬时速度
当F=F阻时，
a＝0
，v达到最大
保持
vm
匀速
v
F＝
v
P
a＝
m
F－F阻
↑
→
↓
↑
→
→
↓
↓
vm＝
F阻
P
加速度逐渐减小的变加速直线运动
匀速直线运动
vm
机车以恒定功率启动的v－
t
图
附：机车启动问题
先做加速度逐渐减小的变加速直线运动，最终以速度
做匀速直线运动。
vm＝
F阻
P
v
t
0
类型2：机车以恒定加速度
a
启动
附：机车启动问题
当F=
F阻时，
a＝0
，v达到最大
保持
vm
匀速
F＝
v
P额
a＝
m
F－F阻
↑
→
↓
v
↑
↓
→
→
↓
vm＝
F阻
P额
加速度逐渐减小的变加速直线运动
匀速直线运动
a＝
m
F－F阻
→
→
→
→
F
→
v
↑
P＝F
v
↑
↑
→
当P=
P额时，保持P额继续加速
匀加速直线运动
机车以恒定加速度启动的v－
t
图
附：机车启动问题
先做匀加速直线运动，再做加速度逐渐减小的变加速直线运动，最终以速度
做匀速直线运动。
v
t
0
vm＝
F阻
P额
vm
例题
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)
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=20
／
0.4=50(s)
错误解法:vm=at
t=vm／a=36
／0.4=90(s)
?
练
2s
80000W
练
2s
2s
拓展1：一辆汽车质量为1000kg,额定功率为P=20kW,在水平路面由静止开始做直线运动，最大速度为v2，运动中汽车所受阻力恒定。发动机的最大牵引力为3×103N，其行驶过程中牵引力F与车速的倒数1/v的关系如图所示．试求：
（1）根据图线ABC判断汽车做什么运动？
（2）最大速度v2的大小；
（3）整个运动过程中的最大加速度是多少？
（4）当汽车的速度为10m/s(5m/s)时发动机的功率为多大？
答案：
（1）A至B，匀加速，B至C加速度减小的变减速，C点速度最大
（2）20m/s；（3）2m/s2;
（4）20kW(15kW)
拓展2：一质量为m1的木板放在光滑斜面上，木板的上端用细绳拴在斜面上，木板上有一只质量为m2的小猫，剪断细绳，木板开始下滑，同时小猫沿木板向上爬，设一段时间内木板向下滑，
而小猫在木板上相对于地面的高
度不变，忽略空气阻力，则下列
图中能正确反映在这段时间内小
猫做功的功率随时间变化的关系的是（
）
B
拓展3：滑板运动是一项刺激的水上运动，研究表明，在进行滑板运动时，水对滑板的作用力F垂直于板面，大小为kv2
，其中v为滑板速率（水可视为静止）。某次运动中，在水平牵引力作用下，当滑板和水面的夹角θ=370时，如图，滑板做匀速直线运动，相应的k=54kg/m
，人和滑板的总质量为108kg，试求（
取g=10/s2
，sin370=0.6，忽略空气阻力）
（1）水平牵引力的大小
（2）滑板的速率
（3）水平牵引力的功率
答案：
810N,5m/s,4050W