2019-2020学年高中物理 第7章 机械能守恒定律 3 功率课件 新人教版必修2

3功率同学们，上一节我们学习了功，首先请大家回顾一下有关知识，然后回答下面的几个问题：1．如图所示，用同样的力F拉同一物体，在甲(光滑水平面)、乙(粗糙水平面)、丙(光滑斜面)、丁(粗糙斜面)上通过同样的距离，则拉力F的做功情况是()A．甲中做功最少B．丁中做功最多C．做功一样多D．无法比较【答案】C【解析】四种情况拉力相同，位移相同，拉力与位移同向，根据功的公式W＝Fscosθ，所以做功一样多．故C正确．2．如图所示，一个人用与水平方向成60°的力F＝40N拉一木箱，在水平地面上沿直线匀速前进了8m，则(1)拉力F对木箱所做的功是多少？(2)摩擦力对木箱所做的功是多少？(3)外力对木箱所做的总功是多少？【答案】(1)160J(2)－160J(3)0【解析】(1)拉力F对木箱所做的功W＝Fxcosθ＝40×8×12＝160J．(2)因为木箱做匀速直线运动，所以f＝Fcos120°，摩擦力做功为Wf＝Fxcos120°＝－160J．(3)因为木箱做匀速直线运动，所以合力为零，合力做功为零．一、功率1．定义：功W与完成这些功__________的比值，叫功率．2．公式：____________．3．物理意义：描述力对物体做功的__________．4．单位：国际单位______，符号______．所用时间P＝Wt快慢瓦W5．额定功率和实际功率(1)额定功率：指机器在额定转速下可以______________的输出功率．(2)实际功率：指机器工作时______输出的功率．(3)关系：机器不一定在额定功率下工作，机器长期正常工作时的实际功率总是____________额定功率．较长时间工作实际小于等于二、功率与速度的关系1．功率与速度的关系：P＝________．2．公式的理解若v为平均速度，则功率P为__________；若为瞬时速度，则功率P为__________．Fv平均功率瞬时功率汽车爬坡时要换用低挡，为什么？【答案】由P＝Fv可知，汽车在上坡时需要更大的牵引力，而发动机的额定功率是一定的，换用低速挡的目的是减小速度，从而增大牵引力．对功率的理解1．对公式P＝Wt的理解(1)功率P是描述力对物体做功的快慢，与W、t无关．(2)适用于任何情况下功率的计算，一般用来求平均功率．当时间t→0时，可由定义式求瞬时功率．(3)力对物体做的功W＝Pt．2．对公式P＝Fv的理解(1)公式适用于F与v同向的情况，一般用来求瞬时功率．当v为平均速度时，所求的功率为平均功率．(2)求哪个力的功率，F即为哪个力．对机车来说，P为牵引力的功率，F为牵引力．(3)根据公式可知，当P一定时，F与v成反比，如汽车上坡时，要增大牵引力，应换低速挡减小速度．例1(2016湖南衡阳四中期末)关于功率公式P＝Wt和P＝Fv的说法正确的是()A．由P＝Wt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：由P＝Wt只能求解某段时间内的平均功率，而不能求解任意时刻的功率，选项A错误；由P＝Fv，若v是某段时间的平均速度，则也可以求解平均功率，选项B错误；由P＝Fv知，当汽车的牵引力一定时，汽车的功率和它的速度成正比，选项C错误；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，选项D正确；故选D．答案：D1．(2017山东学业考)如图所示，为举重运动员在0.5s内由支撑到起立将杠铃举起过程中拍摄的两张照片，杠铃的总质量为100kg，已知照片中杠铃的实际直径是40cm，根据照片可估算出该运动员在上述过程中对杠铃做功的平均功率约为()A．700WB．1900WC．1300WD．2500W【答案】C【解析】已知m＝100kg，t＝0.5s，杠铃上升的距离约为杠铃直径的1.5倍：s≈1.5×40cm＝0.6m．所以G＝mg＝100×10N＝1000N，P＝Wt＝1000×0.60.5W≈1200W．故选C．1．两种启动方式的过程分析机车启动的两种方式以恒定功率启动以恒定加速度启动P－t图和v－t图以恒定功率启动以恒定加速度启动过程分析v↑⇒F＝P不变v↓⇒a＝F－F阻m↓a＝F－F阻m不变⇒F不变(v↑)⇒P＝Fv↑，当P＝P额＝Fv0时该过程结束OA段运动情况加速度减小的加速直线运动匀加速直线运动，维持时间t0＝v0a以恒定功率启动以恒定加速度启动过程分析F＝F阻⇒a＝0vmax＝PF阻v↑⇒F＝P额v↓⇒a＝F－F阻m↓AB段运动情况以vmax做匀速直线运动加速度减小的加速直线运动，以额定功率行驶BC段F＝F阻⇒a＝0vmax＝P额F阻，以vmax做匀速直线运动，以额定功率行驶2．机车启动问题的求解方法(1)最大速度的求法：机车达到最大速度时做匀速直线运动，F＝F阻，vmax＝PF阻．(2)匀加速运动持续时间的求法：根据牛顿第二定律F－F阻＝ma求牵引力，根据P额＝Fv求匀加速运动结束时的速度，根据v＝at求匀加速运动持续的时间．(3)瞬时加速度的求法：根据P＝Fv求牵引力，根据牛顿第二定律F－F阻＝ma求加速度．例2额定功率为80kW的汽车在平直公路上行驶，若汽车总质量为2×103kg，在水平面上行驶时所受的阻力恒为4×103N．求：(1)汽车所能达到的最大速度？(2)若汽车以2m/s2的加速度由静止开始做匀加速直线运动，则匀加速阶段持续多长时间？(3)汽车启动后第3s末的功率．解析：(1)当牵引力与阻力相等时，汽车的速度最大，根据P＝fvm得vm＝Pf＝80×1034×103m/s＝20m/s．(2)根据牛顿第二定律得F－f＝ma解得F＝f＋ma＝4000＋2000×2N＝8000N则匀加速运动的末速度为v＝PF＝80×1038000m/s＝10m/s得t＝va＝102s＝5s．(3)根据以上结果知3s末的拉力为8000N，速度为v＝at′＝2×3m/s＝6m/s则瞬时功率为P＝Fv＝8000×6W＝48000W＝48kW．答案：(1)20m/s(2)5s(3)48kW2．(多选)(2016江苏宜兴官林中学期末)下列说法正确的是()A．汽车发动机的功率一定时，牵引力与速度成反比B．当汽车受到路面的阻力f一定时，汽车匀速运动的速度与发动机实际功率成正比C．当汽车受到路面的阻力f一定时，汽车做匀速运动的最大速度vm，受额定功率的制约，即满足P额＝fvmD．当汽车以恒定速度行驶时，发动机的实际功率等于额定功率【答案】ABC【解析】当汽车发动机的功率一定时，由P＝Fv可知，牵引力与速度成反比，故A正确．当汽车受到路面的阻力f一定时，汽车作匀速运动的最大速度vm，功率P＝Fv＝fvm，汽车匀速运动的速度与发动机实际功率成正比，受额定功率的制约，故B、C正确．当汽车以恒定速度行驶时，此时发动机的实际功率不一定就是额定功率，实际功率可以小于等于额定功率，故D错误．