人教版物理必修2-73功率课件

思考与讨论起重机甲在30s内把1吨的货物匀速提高了10m。另一台起重机乙在30s内把1吨的货物匀速提高了5m。1、这两个起重机对货物做功的有什么关系？甲大于乙2、这两个起重机哪一个做功的快？甲比乙快3、你是怎么比较它们做功快慢的？时间相同，做的功越多，做功越快乙起重机在30秒内把1吨的货物提到相同的高度思考与讨论甲起重机在60秒内把1吨的货物提到预定的高度1、这两个起重机对货物做的功有什么关系？相同2、这两个起重机哪一个做功的快？乙比甲快3、你又是怎么比较它们做功快慢的？做功相同，时间越短，做功越快两球同时从不同高度作自由落体运动，如图所示，若m1=0.5kg，m2=10kg，h1=20m，h2=5m，则重力对两球做的功分别为多少?(g=10m/s2)h1h2两球完成做功过程所需的时间又分别为多少？思考与讨论1、物理意义：是表示力对物体做功快慢的物理量。3、公式：比值定义法4、功率是标量。功率表示做功过程中能量转化的快慢。5、功率的单位：瓦特（W）常用单位：kW11/1/WJSNms3110KWW一、功率的概念WPt2、定义：功W跟完成这些功所用时间t的比值例题：一个质量是1.0kg的物体，从地面上方20m高处开始做自由落体运动，(g取10m/s2)①第1s内下落的位移是多少？②这1s内重力对物体做多少功？③第2s内物体下落的位移是多少？④这1s内重力对物体做多少功？⑤前1s和后1s重力对物体做功的功率各是多大？⑥这2s时间内重力对物体做功的功率是多大？h1=5mw1=50Jh2=15mw2=150JP1=50WP2=150WP3=100W反思：通过以上的计算，说明了什么问题？说明：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＝tW当t很短很短时，此式表示瞬时功率当t表示一段时间时，此式表示平均功率二、平均功率和瞬时功率一个物体在水平恒力F的作用下，以速度v匀速直线运动了一段时间t，试求这段时间t内恒力F做功的功率。思考与推理WFSWPtFSPtPFvSvt若力F与水平成θ角呢？W＝FscosαP＝tWP＝FvcosαP＝tFscosαvFαv1v2FαvF2F1P＝vFcosαP＝Fvcosαv＝tS三、功率与速度的关系功率与速度的关系P＝Fvcosα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=Fv1、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想一想：人力直接做功能否像起重机做功那样快？汽车做功能否像飞机做功那样快？人如果做功过快，会产生什么后果呢？汽车超负荷运转会产生什么后果呢？奥运长跑运动员能否用100m短跑的速度来完成5000m的赛跑路程呢？为什么？人做功过快，会引起疲劳、甚至受伤、生病等，汽车超负荷工作会造成发动机熄火或烧毁。人与机器一样，不能长时间超负荷运动，短跑运动员在100m赛跑中，时间只是十几秒，能以最大的速度跑完全程，此时运动员的输出功率是正常时的数十倍。在5Km的长跑运动中，运动员不可能长时间超负荷运动。二、额定功率和实际功率1、额定功率：是指机器在额定转速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。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：1、汽车的功率就是汽车牵引力的功率2、起重机吊起货物的功率就是钢绳拉力的功率汽车以额定功率在平直公路行驶时，若前方遇到了一段较陡的上坡路段，汽车司机要做好什么调整，才能确保汽车驶到坡顶？为什么？对于公式P=Fv1、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？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,如果匀速行使速度只有54km/h,发动机输出的实际功率是多少?FPv=180060000=m/s=33.3m/s=120km/hv’=54km/h=15m/s以较低的速度行使时,实际功率P’=Fv’=1800×15W=27kW注意：汽车的功率就是汽车牵引力的功率2、定义式：小结P＝tW1、物理意义：表示做功快慢的物理量3、计算式：P=Fvcosα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、平均功率练习题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B2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，交通工具的牵引力与运动速度成反比。D3.关于功率，下列说法正确的是（）A不同物体做相同的功，它们的功率一定相同B物体做功越多，它的功率就越大C物体做功越快，它的功率就越大D发动机的额定功率与实际功率可能相等，也可能不相等3CD例题4某人用同一水平恒力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s距离，第二次使此物体沿粗糙水平也前进s距离，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=P2B.W1=W2，P1＞P2C.W1＞W2，P1＞P2D.W1＞W2，P1=P2B12.自动扶梯以恒定的速度v运转，运送人员上楼.一个人第一次站到扶梯上后相对扶梯静止不动，扶梯载他上楼过程中对他做功为W1，做功功率为P1.第二次这人在运动的扶梯上又以速度v相对扶梯同时匀速上走.这次扶梯对人做功为W2，做功功率为P2.以下说法中正确的是（）A.W1＞W2,P1＞PB.W1＞W2,P1=P2C.W1=W2,P2＞P1D.W1=W2,P1=P2•解析：选B.在这两种情况下，电梯对人的作用力均等于人的重力，电梯的运行速度保持不变，由P=Fv可知，P1=P2,做功的时间，t1＞t2,由W=Pt可知，W1＞W2，故B正确.4质量为2kg的物体，受到24N竖直向上的拉力，由静止开始运动，经过5s，求5s内拉力对物体所做的功是多少？5s内拉力的平均功率及5s末拉力的瞬时功率各是多少？（g取10m/s2）【解析】对物体受力分析，如图7-3-3所示由牛顿第二定律得5s内物体的位移x=1/2at2=1/2×2×52m=25m,其方向竖直向上.5s末物体的速度v=at=2×5m/s=10m/s,其方向竖直向上.故5s内拉力的功为W=Fx=24×25J=600J,5s内拉力的平均功率为P=W/t=600/5W=120W.5s末拉力的瞬时功率为P=Fv=24×10W=240W.2224210m/s2m/s,2Fmgam【答案】600J120W240W【点评】在求解功率时应注意：（1）首先一定要明确是求哪一个力的功率，还是求合力的功率.（2）若求平均功率，还需明确是求哪段时间内的平均功率，一般用公式P=W/t来计算.（3）若求瞬时功率，需明确是哪一时刻或哪一位置，再确定该时刻或该位置的速度，应用公式P=Fv，如果F、v不同向，则用P=Fvcosα来计算.•3.一质量为m的物体，从倾角为θ的光滑斜面顶端由静止下滑，下滑时离地面的高度为h，如图7-3-5所示，当物体滑到斜面底端时，重力的瞬时功率为（）2mggh2mggh2mggh2mgghA.B.sinθcosθ.sin2θC.D选B6、从空中以40m/s的初速度平抛一重为10N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.400WB.300WC.500WD.700WB7.质量相同的A、B两球，分别从同一高度以不同的初速度水平抛出，A球初速度vA小于B球初速度vB，不计空气阻力，则从抛出到落地过程中有（）A.重力对A球做功的平均功率小些B.重力对A、B两球做功的平均功率相同C.落地时B球重力的瞬时功率较大D.落地时A、B两球重力的瞬时功率相等9一位高中三年级的男生在平直的公路上以较快的速度匀速骑自行车，所受的阻力为车和人总重力的0.05倍，则该男生的功率接近于（）A.40WB.100WC.250WD.500WBDC5用轻绳悬挂一小球，将小球拉至如图7-3-4所示的水平位置，然后放手使小球从静止开始向下摆动，在小球摆向最低点过程中，重力对小球做功的功率（）5图7-3-4A.保持不变B.不断变大C.不断变小D.先变大，后变小解析：选D.在最高点时，由于速度为零，重力对小球做功的功率为P=Fv=0.在最低点时，由于速度与重力方向垂直，重力对小球做功的功率P=Fvcos90°=0.由此可见，选项D正确.•13.关于功率公式P=W/t和P=Fv的说法正确的是（）•A.由P=W/t可知，只要知道W和t就可求出任意时刻的功率•B.由P=Fv只能求某一时刻的瞬时功率•C.由P=Fv知，汽车的功率和它的速度成正比•D.从P=Fv知，当汽车的发动机功率一定时，牵引力与速度成反比•解析：选D.P=W/t计算的是时间t内的平均功率，P=Fv既可计算瞬时功率，也可计算平均功率，但由于涉及三个量，只有在一个量确定不变时，才能判断另外两个量之间的关系，故D正确.•14.（2010年海口高一检测）李华同学在坐公交车回家的路上发现：每当上坡时司机都要换挡（假设汽车以额定功率从水平路面上坡）.对司机换挡的目的他提出了以下几种•说法，你认为正确的是（）•A.增大速度，增大牵引力B.减小速度，减小牵引力•C.增大速度，减小牵引力D.减小速度，增大牵引力•解析：选D.汽车在上坡时，汽车的牵引力除了需要克服阻力以外，还要克服重力在沿斜坡向下的分力，所以需要增大牵引力，由F引=P/v，在功率P不变时要增大牵引力F，必须减小速度v.•15.设汽车行驶时所受阻力与它的速度成正比，如果汽车以速度v匀速行驶时，发动机的功率为P.当汽车以速度2v匀速行驶时，汽车发动机的功率为（）•A.PB.2PC.3PD.4P•解析：选D.这是一个变力做功的问题.由题意知汽车以速度v匀速行驶时，汽车的牵引力为F1=Ff=kv，此时汽车的功率为：P=F1v=kv2①•当汽车以速度2v匀速行驶时，汽车的牵引力变为F2=F′f=k·2v，此时汽车的功率变为：•P2=F22v=4kv2②•结合①②两式可得P2=4P.类型1：机车以恒定功率P启动专题：机车启动问题P＝Fv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vF＝vPa＝mF－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图专题：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Pvt0例2（2010年郑州高一检测）质量为m=5×103kg的汽车在水平公路上行驶，阻力是车重的0.1倍.让车保持额定功率为60kW,从静止开始行驶，求（g取10m/s2）：（1）汽车达到的最大速度vmax;（2）汽车车速v1=2m/s时的加速度.【思路点拨】汽车的功率即为牵引力的功率，则P=Fv，当F=F阻时，速度为vmax；当汽车以额定功率启动时P=P0不变，可由求解不同速度对应的牵引力.【解析】（1）由P=Fv=F阻vmax得：（2）由P=Fv得F=P/v,当v1=2