2018-2019學(xué)年高中物理 第3章 動能的變化與機械功 3.2.2 研究功與功率(二)課件 滬科版必修2.ppt
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3.2.2研究功與功率(二),第3章動能的變化與機械功,[學(xué)習(xí)目標],1.理解功率的概念,能運用功率的定義式P=進行有關(guān)的計算.2.理解額定功率和實際功率,了解平均功率和瞬時功率的含義.3.根據(jù)功率的定義導(dǎo)出P=Fv,會分析P、F、v三者的關(guān)系.,內(nèi)容索引,,重點探究啟迪思維探究重點,達標檢測檢測評價達標過關(guān),自主預(yù)習(xí)預(yù)習(xí)新知夯實基礎(chǔ),自主預(yù)習(xí),一、功率,1.定義:功W與完成這些功所用的比值.2.公式:P=.單位:,簡稱,符號.3.意義:功率是表示物體的物理量.4.功率是(填“標”或“矢”)量.,時間t,瓦特,瓦,做功快慢,標,W,二、功率與速度,1.功率與速度關(guān)系式:P=(F與v方向相同).2.應(yīng)用:由功率速度關(guān)系知,汽車、火車等交通工具和各種起重機械,當發(fā)動機的功率P一定時,牽引力F與速度v成(填“正比”或“反比”),要增大牽引力,就要速度.,Fv,反比,減小,[即學(xué)即用]1.判斷下列說法的正誤.(1)由公式P=知,做功越多,功率越大.()(2)力對物體做功越快,力的功率一定越大.()(3)發(fā)動機不能在實際功率等于額定功率情況下長時間工作.()(4)汽車爬坡時常常需要換高速擋.(),答案,,√,,,2.用水平力使重力為G的物體沿水平地面以速度v做勻速直線運動.已知物體與地面間的動摩擦因數(shù)為μ,則水平力對物體做功的功率是_____.,答案,μGv,重點探究,,[導(dǎo)學(xué)探究]建筑工地上有三臺起重機將重物吊起,下表是它們的工作情況記錄:,一、功率,(1)三臺起重機哪臺做功最多?,答案三臺起重機分別做功3.2104J、2.4104J、3.2104J,所以A、C做功最多.,答案,(2)哪臺做功最快?怎樣比較它們做功的快慢呢?,答案B做功最快,可以用功與所用時間的比值表示做功的快慢.,[知識深化],1.對功率P=的理解(1)功率表示的是物體做功的快慢,而不是做功的多少,功率大,做功不一定多,反之亦然.(2)求解功率時,首先要明確求哪個力的功率,是某個力的功率,還是物體所受合力的功率,其次還要注意求哪段時間(或哪個過程)的功率.,2.額定功率和實際功率(1)額定功率:機械允許長時間正常工作時的最大功率.發(fā)動機銘牌上的功率指的就是額定功率.(2)實際功率:機械實際工作時的輸出功率.發(fā)動機的實際功率不能長時間大于額定功率,否則會損壞機械.,例1某人用同一水平力F先后兩次拉同一物體,第一次使此物體從靜止開始在光滑水平面上前進s距離,第二次使此物體從靜止開始在粗糙水平面上前進s距離.若先后兩次拉力做的功分別為W1和W2,拉力做功的平均功率分別為P1和P2,則A.W1=W2,P1=P2B.W1=W2,P1>P2C.W1>W(wǎng)2,P1>P2D.W1>W(wǎng)2,P1=P2,√,答案,解析,,[導(dǎo)學(xué)探究]在光滑水平面上,一個物體在水平恒力F作用下從靜止開始加速運動,經(jīng)過一段時間t后速度為v.求:(1)在t時間內(nèi)力F對物體所做的功;,二、功率與速度,答案,(2)在t時間內(nèi)力F的功率;,答案,(3)在t時刻力F的功率.,答案t時刻的功率P=Fv.,[知識深化]1.功率與速度的關(guān)系(1)當F與v方向相同時,P=Fv;(2)當F與v夾角為α?xí)r,P=Fvcosα.2.平均功率和瞬時功率(1)平均功率:時間t內(nèi)功率的平均值,計算公式:,(2)瞬時功率:某一時刻功率的瞬時值,能精確地描述做功的快慢,計算公式:①當F與v方向相同時,P=Fv,其中v為瞬時速度;②當F與v夾角為α?xí)r,P=Fvcosα.,例2如圖1所示,質(zhì)量為m=2kg的木塊在傾角θ=37的足夠長的斜面上由靜止開始下滑,木塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ=0.5,已知:sin37=0.6,cos37=0.8,g取10m/s2,求:(1)前2s內(nèi)重力做的功;,圖1,答案,解析,答案48J,解析木塊所受的合外力F合=mgsinθ-μmgcosθ=mg(sinθ-μcosθ)=210(0.6-0.50.8)N=4N,所以,重力在前2s內(nèi)做的功為W=mgsinθs=2100.64J=48J.,(2)前2s內(nèi)重力的平均功率;,答案,解析,答案24W,(3)2s末重力的瞬時功率.,答案48W,解析木塊在2s末的速度v=at=22m/s=4m/s2s末重力的瞬時功率P=mgsinθv=2100.64W=48W.,求解功率問題時容易混淆“平均功率”和“瞬時功率”這兩個概念.讀題時一定注意一些關(guān)鍵詞:“某秒末”或“到某位置時”的功率是求瞬時功率,只能用P=Fv求解;“某段時間內(nèi)”或“某個過程中”等詞語,則是求平均功率,此時可用求解,也可以用求解.,解析,針對訓(xùn)練一臺起重機將靜止在地面上、質(zhì)量為m=1.0103kg的貨物勻加速豎直吊起,在2s末貨物的速度v=4m/s.(取g=10m/s2,不計額外功)求:(1)起重機在這2s內(nèi)的平均功率;,答案,答案2.4104W,解析設(shè)貨物所受的拉力為F,加速度為a,則由a=得,a=2m/s2由牛頓第二定律知,F(xiàn)-mg=ma則F=mg+ma=1.010310N+1.01032N=1.2104N2s內(nèi)貨物上升的高度h=at2=4m起重機在這2s內(nèi)對貨物所做的功W=Fh=1.21044J=4.8104J起重機在這2s內(nèi)的平均功率,(2)起重機在2s末的瞬時功率.,答案,解析,答案4.8104W,解析起重機在2s末的瞬時功率P=Fv=1.21044W=4.8104W.,,P=Fv三個量的制約關(guān)系:,三、P=Fv在實際中的應(yīng)用,例3在水平路面上運動的汽車的額定功率為100kW,質(zhì)量為10t,設(shè)阻力恒定,且為車重的0.1倍(g取10m/s2),求:(1)若汽車以不變的額定功率從靜止啟動,汽車的加速度如何變化?,答案,解析,答案逐漸減小,解析汽車以不變的額定功率從靜止啟動,v變大,由P=Fv知,牽引力F減小,根據(jù)牛頓第二定律F-f=ma知,汽車的加速度減小.,(2)當汽車的加速度為2m/s2時,速度為多大?,答案,解析,解析由F-f=ma1①P=Fv1②,(3)汽車在運動過程中所能達到的最大速度.,答案,解析,解析當汽車速度達到最大時,a2=0,F(xiàn)2=f,P=P額,,答案10m/s,汽車以額定功率啟動的過程分析由P=Fv知,隨速度的增加,牽引力減小,又由F-f=ma知,加速度逐漸減小,故汽車以恒定功率啟動時做加速度逐漸減小的加速運動,當加速度a=0時,汽車達到速度的最大值,此時F=f,vm=.這一啟動過程的v-t圖像如圖2所示.,圖2,達標檢測,1.(對功率的理解)關(guān)于功率,下列說法正確的是A.由P=可知,只要知道W和t的值就可以計算出任意時刻的功率B.由P=Fv可知,汽車的功率一定與它的速度成正比C.由P=Fv可知,牽引力一定與速度成反比D.當汽車的功率一定時,牽引力一定與速度成反比,√,解析公式P=求的是這段時間內(nèi)的平均功率,不能求瞬時功率,故A錯誤;根據(jù)P=Fv可知,當汽車牽引力一定時,汽車的功率才與速度成正比,故B錯誤;由P=Fv可知,當汽車功率一定時,牽引力才與速度成反比,故C錯誤,D正確.,答案,解析,1,2,3,4,2.(平均功率和瞬時功率)一個質(zhì)量為m的小球做自由落體運動,那么,在前t時間內(nèi)重力對它做功的平均功率及在t時刻重力做功的瞬時功率P分別為,答案,解析,1,2,3,4,√,解析前t時間內(nèi)重力做功的平均功率,1,2,3,4,t時刻重力做功的瞬時功率P=Fv=mggt=mg2t故C正確.,3.(功率的計算)如圖3所示,位于水平面上的物體A的質(zhì)量m=5kg,在F=10N的水平拉力作用下從靜止開始向右運動,在位移s=36m時撤去力F.求:在下述兩種條件下,力F對物體做功的平均功率各是多大?(取g=10m/s2)(1)水平面光滑;,答案,解析,1,2,3,4,答案60W,圖3,1,2,3,4,解析在光滑水平面上,物體的加速度,由v2-v02=2as,得v=12m/s,1,2,3,4,解析在粗糙水平面上,物體的加速度,(2)物體與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0.15.,答案30W,由v′2-v02=2a′s,得v′=6m/s,答案,解析,4.(機車啟動問題)汽車發(fā)動機的額定功率P=60kW,若其總質(zhì)量為m=5t,在水平路面上行駛時,所受阻力恒為F=5.0103N,若汽車啟動時保持額定功率不變,則:(1)求汽車所能達到的最大速度vmax.,解析,答案,1,2,3,4,答案12m/s,解析汽車在運動中所受的阻力大小為:F=5.0103N.汽車保持恒定功率啟動時,做加速度逐漸減小的加速運動,當加速度減小到零時,速度達到最大.所以,此時汽車的牽引力為F1=F=5.0103N,,1,2,3,4,解析當汽車的加速度為2m/s2時,設(shè)牽引力為F2,由牛頓第二定律得:F2-F=ma,F(xiàn)2=F+ma=5.0103N+5.01032N=1.5104N,,1,2,3,4,(2)當汽車加速度為2m/s2時,速度是多大?,答案4m/s,解析,答案,解析當汽車的速度為6m/s時,,1,2,3,4,(3)當汽車速度是6m/s時,加速度是多大?,答案1m/s2,由牛頓第二定律得F3-F=ma′,,解析,答案,- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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