高中物理人教版通用版讲义33功率 Word版含答案.docx

1、高中物理人教版通用版讲义33功率 Word版含答案3.3功率学习目标核心提炼1. 知道功率的物理意义、定义式、单位。5个概念功率、平均功率、瞬时功率、额定功率、实际功率2个表达式PPFv2种机车启动方式恒定功率启动，恒定牵引力启动2.理解功率的导出式PFv的物理意义，并会利用功率的两个公式来解释现象和进行计算。3.理解平均功率和瞬时功率，了解平均功率与瞬时功率、额定功率与实际功率的区别与联系。一、功率1.定义：功W与完成这些功所用时间t的比值。2.定义式：P。3.单位：在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，用W表示。1 W1 J/s。4.标矢性：功率是标量。5.物理意义：表示物体做功快慢的

2、物理量。6.额定功率与实际功率(1)额定功率：是动力机械可以长时间工作的最大输出功率。(2)实际功率：是动力机械实际工作时的输出功率。(3)关系：实际功率往往B(A.大于B.小于)额定功率，但也可以在很短时间内A(A.大于B.小于)额定功率。思考判断（1）由公式P知，做功越多，功率越大。()（2）做相同的功，用时短的做功较快。()（3）发动机不能在实际功率等于额定功率情况下长时间工作。()（4）功率大，做功一定多。()二、功率与速度1.功率与速度关系式：PFv (F与v方向相同)。2.推导3.应用：由功率与速度关系式知，汽车、火车等交通工具和各种起重机械，当发动机的功率P一定时，牵引力F与速度

3、v成反比，要增大牵引力，就要减小速度。4.平均功率和瞬时功率(1)平均功率：时间t内功率的平均值，计算公式：和F。(2)瞬时功率：某一时刻功率的瞬时值，能精确地描述做功的快慢，计算公式：PFv，其中v为瞬时速度；当F与v夹角为时，PFvcos 。思维拓展如图1所示，果农在打椰子时，一个质量为m的椰子从高h处落地。图1(1)如何求椰子在下落过程中重力的功率？该功率是平均功率还是瞬时功率？(2)如何求椰子落地时重力的功率？该功率是平均功率还是瞬时功率？答案(1)Pmg，是平均功率(2)Pmgvmg，是瞬时功率公式P和PFv的比较要点归纳公式P和PFv的比较PPFv 适用条件(1)功率的定义式，适用

4、于任何情况下功率的计算，一般用来求平均功率(2)当时间t0时，可由定义式确定瞬时功率(1)功率的计算式，仅适用于F与v同向(或反向)的情况，一般用来求瞬时功率(2)当v为平均速度时，所求功率为平均功率联系(1)公式PFv是P的推论(2)功率P的大小与W、t无关精典示例例1 质量m3 kg的物体，在水平力F6 N的作用下，在光滑水平面上从静止开始运动，运动时间t3 s，求：(1)力F在t3 s内对物体所做功的平均功率；(2)在3 s末力F对物体做功的瞬时功率。解析(1)物体的加速度am/s22 m/s2t3 s内物体的位移lat2232 m9 m3 s内力F所做的功WFl69 J54 J力F做功

5、的平均功率PW18 W(2)3 s末物体的速度vat23 m/s6 m/s此时力F做功的瞬时功率PFv66 W36 W答案(1)18 W(2)36 W方法总结求解功率问题的思路(1)要明确所求功率是某物体各力的功率，还是合力的功率。如汽车发动机的功率是指汽车牵引力的功率，起重机的功率是指起重机钢丝绳拉力的功率。(2)要明确所求功率是平均功率还是瞬时功率。若求平均功率，还需明确是哪段时间内的平均功率，应用公式P或PF进行求解。若求瞬时功率，需明确对应状态的速度v，应用公式PFv求解。如果F、v不同向，则将它们先投影到同一方向上再进行计算。针对训练1 关于功率，以下说法中正确的是()A.据P可知，

6、机器做功越多，其功率就越大B.据PFv可知，汽车牵引力一定与速度成反比C.据P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PFv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解析P表明，功率不仅与物体做功的多少有关，同时还与做功所用的时间有关，A错误；由PFv知只有在功率P一定的情况下，汽车的牵引力才与速度成反比，B错误；由P求出来的是平均功率，C错误；在PFv中，当功率一定时，在一定阶段汽车的牵引力与速度成反比，但当牵引力等于阻力时，速度不变牵引力也不再变化，D正确。答案D功率、力和速度之间的关系要点归纳1.功率与速度的关系(1)当F与v同

7、向(或反向)时，PFv。(2)当F与v的夹角为时，PFvcos 。2.公式PFv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，应换低速挡减小速度v一定F与P成正比汽车上坡时，要使速度不变，应加大油门，增大输出功率，获得较大牵引力F一定v与P成正比汽车在高速路上，加大油门增大输出功率，可以提高速度精典示例例2 一辆小车在水平面上做匀速直线运动，从某时刻起，小车所受牵引力和阻力随时间变化的规律如图2所示，则作用在小车上的牵引力F的功率随时间变化的规律是下图中的()图2解析车所受的牵引力和阻力恒定，所以车做匀加速直线运动，牵引力的功率PFvF(v0at)，故选项D

8、正确。答案D误区警示处理机车运动问题应注意两点：(1)公式PFv中的F指的是机车的牵引力，而不是合外力。(2)水平路面上机车匀速运动时，牵引力F等于它受到的阻力Ff大小。针对训练2 某车以相同的功率在两种不同的水平路面上行驶，受到的阻力分别为车重的k1和k2倍，匀速行驶的速率分别为v1和v2，则()A.v2k1v1 B.v2v1C.v2v1 D.v2k2v1解析汽车的阻力分别为Ff1k1mg，Ff2k2mg，当汽车以相同功率启动达到最大速度时，有FFf，故由PFv可知最大速度v，则，有v2v1，故选B。答案B1.关于功率，下列说法正确的是()A.功率是说明力做功多少的物理量B.功率是说明力做功

9、快慢的物理量C.做功时间越长，功率一定越小D.力做功越多，功率一定越大解析功率的物理意义是描述做功的快慢，功率大则做功快，功率小则做功慢，功率的大小在数值上等于单位时间内做功的多少，故B正确。答案B2.(2018昆明高一检测)一质量为m的物体，从倾角为的光滑固定斜面顶端由静止下滑，下滑时离地面的高度为h，如图3所示，当物体滑到斜面底端时，重力的瞬时功率为()图3A.mg B.mgsin C.mgcos D.mgsin2答案B3.(多选)质量为3 kg的物体，从高45 m处自由落下(g取10 m/s2)，那么在下落的过程中()A.前2 s内重力做功的功率为300 WB.前2 s内重力做功的功率为

10、675 WC.第2 s末重力做功的功率为600 WD.第2 s末重力做功的功率为900 W解析前2 s物体下落hgt220 m，重力做功的功率P1W300 W，A正确，B错误；2 s末物体的速度vgt20 m/s，此时重力的功率P2mgv600 W，C正确，D错误。答案AC4.如图4甲所示，质量为1.0 kg的物体置于固定斜面上，对物体施以平行于斜面向上的拉力F，1.0 s末将拉力撤去，物体运动的vt图象如图乙，试求：(取g10 m/s2)图4(1)拉力F的大小；(2)拉力F在第1 s内的平均功率。解析(1)由vt图象知，当撤去拉力F后，物体做匀减速直线运动，加速度大小a6 m/s2。由牛顿第

11、二定律得Ffmgsin ma6 N，当物体受拉力F的作用时，由牛顿第二定律得FFfmgsin ma，其中由题图知加速度a12 m/s2，所以F18 N。(2)物体在拉力F作用下第1 s内的位移xat26 m所以拉力F在第1 s内的平均功率W108 W。答案(1)18 N(2)108 W基础过关1.(多选)关于功率公式PFv，下列说法正确的是()A.当F是恒力，v是平均速度时，对应的P是平均功率B.当v是瞬时速度时，对应的P是瞬时功率C.只适用于物体做匀速直线运动的情况D.只适用于F与v同方向的情况答案ABD2.飞行员进行素质训练时，抓住秋千杆由水平状态开始下摆，到达竖直状态的过程如图1所示，飞

12、行员受重力的瞬时功率变化情况是()图1A.一直增大 B.一直减小C.先增大后减小 D.先减小后增大解析由瞬时功率计算式PFvcos 可知，初状态P10，最低点P20，中间状态P0。所以瞬时功率变化情况是先增大后减小，故C正确。答案C3. 2015年10月，我国自主研发的第一艘平流层飞艇“圆梦”号试飞成功。若飞艇在平流层水平匀速飞行时，所受空气阻力与飞行速度成正比。当匀速飞行速度为v时，动力系统的输出功率为P；当匀速飞行速度为2v时，动力系统的输出功率为()图2A. B. C.2P D.4P解析设当飞艇以速度v匀速飞行时，所受空气阻力为f，则Pfv。由题意，当匀速飞行速度为2v时，所受空气阻力为

13、2f，所以此时动力系统输出的功率P12f2v4P，D正确。答案D4.(2018恩施高一检测)质量为5 t的汽车，在水平路面上以加速度a2 m/s2启动，所受阻力为1.0103 N，汽车启动后第1 s末的瞬时功率是()A.2 kW B.22 kWC.1.1 kW D.20 kW解析根据牛顿第二定律得FFfma，则FFfma1 000 N5 0002 N11 000 N。汽车第1 s末的速度vat21 m/s2 m/s，所以PFv11 0002 W22 000 W22 kW，故B正确，A、C、D错误。答案B5.一小球以初速度v0水平抛出，不计空气阻力，小球在空中运动的过程中重力做功的功率P随时间t

14、变化的图象是()解析设经过时间t速度大小为v，其方向与竖直方向(或重力方向)成角，由功率公式PFvcos 知，此时重力的功率Pmgvcos mgvymggtmg2t，所以A正确。答案A6.(2018漳州高一检测)(多选)如图3所示是健身用的“跑步机”示意图，质量为m的运动员踩在与水平面成角的静止皮带上，运动员用力后蹬皮带，皮带运动过程中，受到的阻力恒定为Ff，使皮带以速度v匀速运动，则在运动过程中，下列说法正确的是()图3A.人脚对皮带的摩擦力是皮带运动的动力B.人对皮带不做功C.人对皮带做功的功率为mgvD.人对皮带做功的功率为Ffv解析脚蹬皮带时，脚和皮带之间产生了摩擦力，皮带受到的摩擦力是皮带运动的动力，故选项A正确；皮带在人的作用下移动了距离，人对皮带做功，故选项B错误；运动过程中受到的阻力恒定为Ff，使皮带以速度v匀速运动，人对皮带做功的功率，等于阻力的功率，即人对皮带做功的功率为Ffv，故选项C错误，选项D正确。答案AD能力提升7.(2018