（教科版）物理必修二 4.2《功率》ppt课件

（教科版）物理必修二 4.2《功率》ppt课件内容摘要：

1、利用滑轮组在 30 s 时间内将 20 水桶提升到预定高度 . 起重机可在 30 s 时间内将几吨重的货物提升到更大的高度 在物理学中引入哪个概念来描述这个现象 ? 1 . 理解功率的概念 , 能运用功率公式 P=进行有关的计算 . 2 . 理解公式 P = F v 的意义 , 能解释相关现象 , 会计算平均功率和瞬时功率 . 3 . 能用公式 P = F v 讨论汽车等交通工具的起动问题 . 功率 内容要点 定义 力对物体做的功与做功所用时间的 比值 叫功率 , 用 P 表示 物理 意义 功率是反映做功 快慢 的物理量 公式 (1 )P =F v c ( 为力和速度的夹角 ) (2 ) 单位 2、 : 国际单位制中功率的单位是 瓦特 , 简称瓦 , 符号是 W , 且 1 W= 1 J / s ,1 1000 W (3 ) 功率是 标量 , 只有大小 , 没有方向 , 其运算法则遵循代数运算法则 分类 额定功率 机器正常条件下可以长时间工作的功率 , 也是机器铭牌上标注的功率值 实际功率 动力机器 实际工作 时的功率值 平均功率 机器在 某一过程 中做功的功率 瞬时功率 机器在 某一时刻 做功的功率 知识 要点 (1) 实际功率应小于或等于额定功率 , 但在特殊情况下 , 也可以大于额定功率 , 但对机器有损害 (2) 公式 P=均 功率 ,t 代表一段时间 ; 用 P = F v c 3、 既可求平均功率 , 也可以求瞬时功率 , 当速度为平均速度时 , 所求功率为 平均 功率 , 当速度为瞬时速度时 , 所求功率为 瞬时 功率 (3) 功率可以理解为力与在力的方向上速度的乘积 , 例如 : 重力的功率就等于重力与竖直方向速度的乘积 探究一 探究二探究一 P= = F v 的关系和应用 P= 一般用于求解某段时间内的平均功率 , 且适合各种机械或动力类型 P = F v 由 W = F x 及 P= 通常用来计算某一时刻或某一位置时的瞬时功率 ,v 是瞬时速度 . 若代入某段时间内的平均速度 , 则计算的是该段时间内的平均功率 知识 要点 (1) 涉及功率时要明确是某个力的功率 4、 , 还是物体所受合力的功率 . 汽车的功率是指汽车牵引力的功率 , 起重机吊起货物的功率就是钢丝拉力的功率 (2) 若求平均功率 , 还需明确是哪段时间内的平均功率 , 可由公式 P = F v 或P=(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 = F v. 如果 F 、 v 不同向 , 则投影到相同方向再计算 探究一 探究二P = F v 中三个量的制约关系 定值 各量间的关系 应用 P 一定 F 与 v 成反比 汽车上坡时 , 要增大牵引力 , 应换挡减小速度 v 一定 F 与 P 成正比 汽车上坡时 , 要使速度不变 , 应加 5、大油门 , 增大输出功率 ,获得较大牵引力 F 一定 P 与 v 成正比 汽车在高速路上 , 加大油门增大输出功率 , 可以提高速度 探究一 探究二【例 1 】 质量为 m 的物体静止在光滑水平面上 , 从 t= 0 时刻开始受到水平力的作用 . 力的大小 F 与时间 t 的关系如图所示 ,力的方向保持不变 , 则 ( ) A . 3 020B . 3 020C. 在 t= 0 到 3 水平力的平均功率为23 0204 D. 在 t= 0 到 3 水平力的平均功率为25 0206 解析 : 2 t 0 时刻速度大小 v 2 =a 1 2 t 0 =2 0t 0 . 3 t 0 时刻的速度大小为 6、v 3 =v 2 +a 2 t 0 = 0 2 t 0 +3 0 t 0 =5 0 0, 3 t 0 时刻 F= 3 F 0 , 所以瞬时功率P= 3 F 0 v 3 =15 02 0, A 错 , B 对 . 0 3 t 0 时间段 , 水平力对物体做功W = F 0 s 1 + 3 F 0 s 2 =F 0 12 0( 2 t 0 )2+ 3 F 0 ( 2 + 32) t 0 =25 02 022 , 平均功率 P=25 02 06 , C 错 , D 对 . 答案 : 探究一 探究二探究一 探究二【例 2 】 如图所示 , 倾角为 30 、长度为 10m 的光滑斜面 , 一质量为 1 7、. 2物体从斜面顶端由静止开始下滑 , 求物体滑到斜面底端时重力做功的瞬时功率是多少 ? 整个过程中重力做功的平均功率是多少 ?( g 取 1 0 m / 探究一 探究二解析 : 物体下滑时做匀加速直线运动 , 受力情况如图所示 . 由牛顿第二定律 F = m a 得物体的加速度 a= s i n = g s i n 3 0 = 10 12m / 5 m / v= 2 = 2 5 10 m / s = 1 0 m / s , 此时重力的瞬时功率 P = G v s i n = m g v s i n 3 0 = 1 . 2 10 10 12W = 60W 物体下滑过程中重力做的总功 W = G 8、 x s i n = m g x s 0 = 1 . 2 10 10 12J = 60J 物体下滑的时间 t=105s = 2s 重力做功的平均功率 =602W = 3 0 W . 答案 : 60W 30W 探究一 探究二探究一 探究二题后反思 : 对功率的计算 , 瞬时功率只能用 P = F v c o s 计算 , 平均功率可用 = 计算 , 当恒力做功时也可以用 =F 计算 . 探究一 探究二探究二 汽车启动的两种方式 ( 一 ) 以恒定功率启动 过程一( 变加速 ) 机车以恒定的功率启动后 , 若运动过程所受阻力 f 不变 , 由于牵引力 F= v 增大 ,F 减小 . 根据牛顿第二定 9、律 a=F - mv当速度 v 增大时 , 加速度 a 减小 , 其运动情况是做加速度减小的加速运动 过程二( 匀速 ) 当 F = f 时 ,a 减小至零 , 此后速度不再增大 , 速度达到最大值而做匀速直线运动 , 做匀速直线运动的速度为 vm a x=探究一 探究二( 二 ) 以恒定加速度启动 过程一( 匀加速 ) 由 a=F - 当加速度 a 不变时 , 发动机牵引力 F 恒定 , 再由 P = F v 知 , 发动机实际输出功率 P 随 v 的增大而增大 , 在 P 增至 P 额 之前 ,车做匀加速运动 过程二( 变加速 ) 当 P 增大到额定功率以后不再增大 , 此后 , 发动机保 10、持额定功率不变 ,v 继续增大 , 牵引力 F 减小 , 在 P 增至 P 额 之后 , 为加速度减小的加速运动 , 直至速度达到 vm 匀速 ) 当 F = f 时 ,a = 0, 车速达到最大值 vm a x=此后车做匀速直线运动 探究一 探究二过程图 v t 图像 以恒定功率启动 以恒定加速度启动 探究一 探究二【例 3 】 在水平路面上运动的汽车的额定功率为 60 若其总质量为 5t ,在水平路面上所受的阻力为 5 103N , 试求 : ( 1 ) 汽车所能达到的最大速度 ; ( 2 ) 若汽车以 0 . 5 m / 这一过程能维持多长时间 ? ( 3 ) 若汽车以额定功率启动 ,则 11、汽车车速 2 m / s 时的加速度为多大 ? ( 4 ) 若汽车以 6 m / s 的速度匀速行驶 , 汽车的实际功率多大 ? 解析 : ( 1 ) 当汽车达到最大速度时 , 牵引力 F = f , 则由 P = F v 得 , 汽车所能达到的最大速度为 vm a x=60 1 035 1 03m / s = 1 2 m / s . ( 2 ) 汽车以恒定的加速度 a 匀加速运动 , 则牵引力恒定 . 因 P = F v , 随 v 增大 , 发动机的输出功率也增大 , 当功率增至额定功率时不能再增大 , 牵引力将减小 , a 将变小 , 匀加速结束 . 设此时速度为 v , 则有- f = 12、 m a 即 v= + =60 1 035 1 03+ 5 1 03 0 . 5m / s = 8 m / s 由 v = a t 得 , 这一过程维持的时间为 t=80 . 5s = 1 6 s ; ( 3 ) 当汽车以额定功率起动达到 2 m / s 的速度时的牵引力为 1=60 1 032N = 3 104N 由牛顿第二定律得 , 汽车的加速度为 a=1- f=3 1 04- 5 1 035 1 03m / 5 m / ( 4 ) 汽车以 6 m / s 的速度匀速行驶的牵引力为 f = 5 103N 此时汽车的实际功率为 P = 5 103 6 W = 3 1 04W = 3 0 k 13、W . 答案 : ( 1 ) 1 2 m / s ( 2 ) 1 6 s ( 3 ) 5 m / 4 ) 3 0 k W 探究一 探究二探究一 探究二题后反思 : 解决汽车的启动问题 , 第一要明确是恒定功率启动还是恒定加速度启动 ; 第二要明确所求解的问题属于哪个阶段 , 如最大速度是匀加速过程的最大速度 , 还是全程中的最大速度 . 1 下列说法中正确的是 ( ) A . 只要物体受力的同时又有位移发生 , 则一定有力对物体做功 B . 力很大 , 位移很大 , 这个力所做的功一定很多 C . 机械做功越多 ,其功率越大 D . 汽车上坡的时候 , 司机必须换挡 , 其目的是减小速度 , 14、得到较大的牵引力 解析 : 有力且在力的方向上有位移 , 力才做功 ,A 错 . 由 W = Fl c o s 知 , F 大 ,l 大 ,若 = 90 , W= 0 , B 错 . 做功多 , 用时间长 , 功率不一定大 , C 错 . 由 P= F v , 可知 v 减小 , F 增大 , D 对 . 答案 : D 1 2 3 4 52 关于功率公式 P=和 P = F v 的说法正确的是 ( ) A. 由 P=知 , 只要知道 W 和 t 就可以求出任意时刻的功率 B. 由 P = F v 只能求某一时刻的瞬时功率 C. 由 P = F v 知 , 汽车的功率与它的速度成正比 D. 从 P = F v 知 , 当汽车发动机功率一定时 , 牵引。