功率.docx

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功率

功率

【学习目标】

1、理解功率的定义及额定功率与实际功率的定义。

2、

，

的运用

【自主导学】

抢答：

人们在生产、生活、工作中，使用了大量的机械来做功，这与人力直接做功或畜力做功相比，有何优越性？

请举例说明。

力F1对甲物体做功为W1，所用时间为t1；力F2对乙物体做功为W2，所用时间为t2，在下列条件下，哪个力做功快？

A．W1＝W2，t1＞t2；B．W1＝W2，t1＜t2；

C．W1＞W2，t1＝t2；D．W1＜W2，t1＝t2。

有无统一的标准呢？

一、功率

1、定义：

功跟完成这些功_______________的比值叫做功率。

2、意义：

功率是表示做功______________的物理量。

矢量？

标量？

3、定义式：

P＝__________。

能否说P与t成反比？

为什么？

4、单位：

_______，符号：

_____。

还有哪些单位？

［问题探究］1、功率的定义式与哪些物理量相似呢？

2、与速度-时间图象做一下对比，P-t图中，能否反映该力做的功？

二、平均功率和瞬时功率

由P=W/t求出的是瞬时功率还是平均功率?

1、平均功率：

表示力在_____________做功的平均快慢。

平均功率对应一个______________。

计算平均功率的方法有两种：

（1）

_________（普遍适用）；

（2）力F为恒力时，

还能怎样计算？

如何导出？

各个物理量的含义如何？

2、瞬时功率：

表示力在________做功的快慢。

瞬时功率对应一个__________。

计算瞬时功率的方法：

P＝______________，（其中力F和速度v为所求时刻的力大小和所求时刻的瞬时速度大小，α为力和瞬时速度方向间的夹角）怎样得出？

注意：

（1）当F为合外力时，P为合外力做功的功率；当F为某一外力时，P为该力做功的功率；

（2）在汽车等交通工具一类问题中，式中P为发动机的实际功率，F为牵引力的大小，v为汽车的瞬时速度的大小，α必为00。

（3）注意F、v与P的同时性。

三、额定功率和实际功率

1、额定功率：

指动力机器___________时间_____________工作时的最____________输出功率.。

一个动力机器的额定功率是一定的。

2、实际功率：

机器工作时实际输出的功率。

实际功率应_________于或________于额定功率，绝不能长时间___________于额定功率，否则会损坏机器.

［问题探究］

1）、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？

2）、人力直接做功能否像汽车做功那样快呢？

汽车做功能否像飞机做功那样快呢？

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？

3）、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？

【例题解析】

例1、物体质量为2kg,作自由落体运动，3秒末重力的瞬时功率为W，前3s内重力的平均功率为W，第3s内重力的平均功率为W。

（g=10m/s2）

练、质量m=3kg的物体，在水平力F=6Ｎ的作用下，在光滑水平面上从静止开始运动，运动时间t=3s，求：

（1）力F在t=3s内对物体所做的功。

（2）力F在t=3s内对物体所做功的平均功率。

（3）在3s末力F对物体做功的瞬时功率。

【当堂达标】

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

2．火车在水平轨道上做匀加速直线运动中，若阻力不变，则牵引力F和F的瞬时功率P的变化情况是（）

A．F不变，P变大B．F变小，P不变

C．F变大，P变大D．F、P都不变

3．关于功率，下列说法中正确的是（）

A．根据P＝W／t可知，力做功越多，其功率越大

B．根据P＝Fv可知，汽车的牵引力一定与速率成反比

C．由P＝W／t‘可知，只要知道ts内力所做的功，就可以求得这段时间内任一时刻的功率

D．由P＝Fv可知，当发动机功率一定时，交通工具的牵引力与运动速率成反比

4、放在粗糙水平地面上的物体，在10N的水平拉力作用下，以3m／s的速度匀速移动5s，则在此过程中拉力的平均功率为，5s末阻力的瞬时功率为。

5、质量m=2kg的物体从距地面45m的高处自由下落，在t=2s的时间内重力所做的功等于多少?

在这段时间内重力做功的平均功率等于多少?

在这段时间内重力做功的平均功率等于多少？

在2s末重力做功的瞬时功率等于多少?

（g取10m／s2）

6、一台电动机的功率是l0kW，用这台电动机匀速提升2．7×104kg的货物，提升的速度是多大?

（g取10m／s2）

7、如图所示，物体由静止开始沿倾角为θ的光滑斜面下滑，m、H已知，求：

（1）物体滑到底端过程中重力的功率。

（2）物体滑到斜面底端时重力的功率。

机车启动专题学案

一、教学目的：

1、能正确计算常见情况下各力的平均功率和瞬时功率。

2、能正确分析机车的起动过程。

二、重点难点：

1、恒定牵引力起动过程的分析。

2、额定功率和实际功率的区别和联系。

三、教学过程：

（一）温故知新

1.功率的定义：

_________________________________________________.

2.功率的物理意义：

_____________________________________________.

3.①功率的定义式：

P＝______________（适用求解恒力或变力功率）

（1）

单位：

_________换算关系________________________

②若为恒力做功则：

W＝Fxcosα联立

（1）式有

功率的推导式：

P＝_______________（适用于求解恒力的功率）

（2）

若_________,则P表示__________；

若_________,则P表示__________；

※一般

（1）式用于求解平均功率

（2）式用于求解瞬时功率

4.额定功率：

机车正常工作时发动机输出的最大功率

5.实际功率：

机车正常工作时发动机实际输出的功率Ｐ实＝Ｆ牵ｖ（牵引力与速度同方向）

6.标量性：

功率是____________（填“标量”或“矢量”）

（二）自主探究

问题：

当机车的功率一定时，要增大牵引力，必须（填降低或增大）机车的运动速度；加速度是如何变化的呢？

本节就研究这一问题。

（三）领悟整合

汽车启动可分为两类:

一类以恒定功率启动，另一类以恒定加速度启动。

1、机车以恒定功率起动情况：

P一定，速度v变大，加速度a变小，当a=0时，v不变，机车匀速运动，这时牵引力F=f阻，而vm=P额/f阻。

这个动态过程简图如下：

这一起动过程的V-t图如图1所示。

在恒定功率启动过程中，汽车的运动具有以下特点：

（1）汽车在启动过程中先做加速度不断减小的加速运动，同时变小，当牵引力等于时，汽车开始以最大速度做运动。

（2）汽车启动过程中的功率始终等于汽车的

（3）汽车的牵引力F和阻力f始终满足牛顿第二定律

（4）汽车的牵引力F和瞬时速度v始终满足P==

（5）在启动过程结束时，因为牵引力和阻力平衡，此时有

2、机车以恒定加速度a起动情况：

a一定时，F也一定，P随v增大而增大，当P达到额定功率P额后，F、a不能维持不变，开始减小，但速度还要增大，直到a=0，v达到最大

vm=P额/f.这个动态过程简图如下：

这一起动过程的v-t图如图2所示。

这一过程启动具有以下特点：

（1）汽车启动过程中经历了两个阶段：

一是，二是，最终。

（2）汽车在匀加速运动阶段，汽车的瞬时速度v=,匀加速所能维持的时间t=.

（3）汽车在匀加速运动阶段，汽车的瞬时功率P=。

（4）汽车在匀加速运动阶段结束时，瞬时功率等于额定功率，即P==

（5）汽车在进入变加速阶段功率恒为，进入匀速直线运动时牵引力和阻力平衡，P==。

讨论：

机车的运动公式中，f代表机车所受的阻力，探究f是否指摩擦力，还是其它的力？

【例题】汽车发动机的额定功率为P=60KW，汽车质量m=5.0×103kg，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重0.1倍，试问：

①汽车保持额定功率从静止起动后能达到的最大速度是多少？

②汽车从静止开始，保持以a=0.5m/s2的加速度作匀加速直线运动，这一过程维持多长时间？

练1、汽车由静止起动即以加速度a作匀加速运动，则汽车达到额定功率时，汽车的速度（）

A．同时达到最大值；

B．还没有达到最大值；

C．在没有达到额定功率前达到最大值；

D．此后保持不变。

2、质量为m=2.0×103kg的汽车，发动机的牵引力功率为P=30KW，在水平公路上能达到的最大速度Vm=15m/s，当汽车的速度为V=10m/s时加速度为多大？

（四）课堂小结

1、机车以恒定功率起动情况：

P一定，速度V变大，加速度a变小，当a=0时，V不变，机车匀速运动，这时牵引力F=f阻，而Vm=P额/f阻。

2、机车以恒定加速度a起动情况：

a一定时，F也一定，P随V增大而增大，当P达到额定功率P额后，F、a不能维持不变，开始减小，但速度还要增大，直到a=0，V达到最大Vm=P额/f.

（五）达标测试

1、飞机在飞行时受到的空气阻力与速率的平方成正比。

若飞机以速率V匀速飞行时，发动机的功率为P，则当飞机以速率nV匀速飞行时，发动机的功率为：

Ａ．npＢ．2np

Ｃ．n2pＤ．n3p。

2、质量为0．5kg的物体，从高处自由落下，物体在下落头2s内，重力对物体做功是J，第3s内重力对物体做功的平均功率是W；第4s初的即时功率是w。

（空气阻力不计）

3、质量为105kg的机车，以18km/h的初速度，以恒定的功率运行，经４min前进了1．8km，这时机车达到最大速度72km/h，设机车在运行过程中所受的阻力大小不变。

则机车的功率为W，所受阻力大小为。

4、一辆汽车在恒定的功率牵引下，在平直的公路上由静止出发，在t=4min的时间内行驶了S=1800m，则在t=4min末汽车的速度（）

A．等于7.5m/s；B．大于7.5m/s；

C．等于15m/s；D．小于15m/s。

5、汽车的质量为m=6.0×103kg，额定功率为Pm=90Kw,沿水平道路行驶时，阻力恒为重力的0.05倍（取g=10m/s2）。

求：

（1）汽车沿水平道路匀速行驶的最大速度；

（2）设汽车由静止起匀加速行驶，加速度为a=0.5m/s2,求汽车维持这一加速度运动的最长时间。

6、额定功率为80kW的汽车，在平直公路上行驶，行驶的最大速度为20m/s，汽车的质量m=2000kg，若汽车从静止开始做匀加速直线运动,a=2m/s2，运动过程中阻力不变（g=10m/s2），求

（1）汽车所受的阻力多大？

（2）匀加速的时间多长？

（3）3s末汽车的瞬时功率多大？

7、电动机通过一绳子吊起质量为8kg的物体，绳的拉力不能超过120N，电动机的功率不能超过1200W，要将此物体由静止起用最快的方式吊高90m（已知此物体在被吊高接近90m时，已开始以最大速度匀速上升）所需时间为多少？

8、质量为m=4×103kg的汽车发动机的额定功率P0=40×103W，汽车从静止开始，以a=0.5m/s2的加速度做匀加速直线运动，所受阻力恒为Ff=2×103N，求：

（1）汽车匀加速运动所用的时间t；

（2）汽车可达的最大速度vm；

（3）汽车速度为2vm/3时的加速度a′

9、车质量为5t，其发动机额定功率为37.5kW，汽车在水平道路上从静止开始起动，开始一段时间内，以加速度1.0m/s2做匀加速运动，最后匀速运动的速度为15m/s.求：

（1）汽车做匀加速运动的时间.

（2）汽车匀速运动后关闭发动机，还能滑多远？