名師復(fù)習(xí)專題：總復(fù)習(xí)功率與機(jī)車的啟動提高

1、功率與機(jī)車的啟動編稿：周軍 審稿：吳楠楠【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1理解功率的概念，能應(yīng)用功率公式進(jìn)行有關(guān)的計算2正確理解公式的意義，并能進(jìn)行計算和解釋有關(guān)現(xiàn)象3知道什么是瞬時功率和平均功率、實際功率和額定功率，會在具體問題中計算瞬時功率和平均功率4熟悉機(jī)車啟動的兩種方式?！疽c梳理】要點一、功率要點詮釋：1物理意義功率是表示做功快慢的物理量。所謂做功快慢的實質(zhì)是物體（或系統(tǒng)）能量轉(zhuǎn)化的快慢。2功率的大小力做的功和做這些功所用時間的比值叫功率，即：P=Fvcos，其中是力與速度間的夾角這兩種表達(dá)形式在使用中應(yīng)注意：(1) 是求一個力在t時間內(nèi)做功的平均功率。(2)P= Fvcos有兩種用法：求某一時刻的瞬時

2、功率。這時F是該時刻的作用力大小，v取瞬時值，對應(yīng)的P為F在該時刻的瞬時功率；求某一段時間內(nèi)的平均功率。當(dāng)v為某段時間（位移）內(nèi)的平均速度時，要求在這段時間（位移）內(nèi)F為恒力，對應(yīng)的P為F在該段時間內(nèi)的平均功率。3.說明（1）功率和功一樣，它也是屬于力的。說到“功率”必須說是哪個力的功率。如：重力的功率、拉力的功率、阻力的功率、彈力的功率等。（2）平均功率描述的是做功的平均快慢程度，因此說平均功率必須說明是哪段時間（或哪段位移上）的平均功率。而瞬時功率描述的是做功瞬間的快慢程度，因此說瞬時功率必須說明是哪個時刻（或哪個位置）的瞬時功率。（3）在國際制單位中功率的單位是W（瓦）。（4）功率是標(biāo)量

3、。功率的正負(fù)（僅由角決定）表示是力對物體做功的功率還是物體克服外力做功的功率。（5）重力的功率可表示為PG=mgvy，即重力的瞬時功率等于重力和物體在該時刻的豎直分速度之積。4. 額定功率與實際功率發(fā)動機(jī)銘牌上的功率即為額定功率，它是指動力機(jī)械正常工作時的最大輸出功率；實際功率是機(jī)械實際工作時的功率。正常工作時，機(jī)器的實際功率不應(yīng)超過它的額定功率值。要點二、關(guān)于汽車的運動分析要點詮釋： (1)對機(jī)車等交通工具類問題，應(yīng)明確PF·v中，P為發(fā)動機(jī)的實際功率，機(jī)車正常行駛中實際功率小于或等于其額定功率；F為發(fā)動機(jī)(機(jī)車)的牽引力；v為機(jī)車的瞬時速度(2)機(jī)車以恒定功率啟動的運動過程故機(jī)車

4、達(dá)到最大速度時a0，這一啟動過程的關(guān)系圖像如圖所示(3)機(jī)車以恒定加速度啟動的運動過程設(shè)機(jī)車保持以加速度a做勻加速直線運動的時間為t： 則，此時速度這一啟動過程的關(guān)系圖像如圖所示說明：（1）當(dāng)發(fā)動機(jī)的功率P一定時，牽引力與速度v成反比，即，但不能理解為v趨于零時牽引力F可趨近于無窮大；也不能理解為當(dāng)F趨于零時v可趨于無窮大。要受到機(jī)器構(gòu)造上的限制。（2）用P=Fv（此時cos=1）分析汽車的運動時，要注意條件。如果汽車啟動時可以看作勻加速直線運動，阻力可看作大小不變的力，則汽車的牽引力F的大小不變，由P=F可知發(fā)動機(jī)的功率是逐漸增大的。但是當(dāng)功率達(dá)到額定功率時不再增大，由P=F可知牽引力F將逐

5、漸減小，即汽車啟動時做勻加速運動的時間是有限度的。在發(fā)動機(jī)功率不變的條件下，汽車加速運動的加速度將不斷減小。【典型例題】類型一、關(guān)于平均功率和瞬時功率例1、如圖所示，質(zhì)量為m2 kg的木塊在傾角37°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0.5，已知：sin 37°0.6，cos37°0.8，g取10 m/s2，求： (1)前2 s內(nèi)重力做的功 (2)前2 s內(nèi)重力的平均功率(3)2 s末重力的瞬時功率【思路點撥】物體只在重力作用下從靜止開始做勻加速直線運動，由運動學(xué)知識可知，物體在2s內(nèi)的位移和物體在2s末的速度。知道了重力、位移、速度就可以算出功和

6、功率?！窘馕觥?1)木塊所受的合外力 物體的加速度前2 s內(nèi)木塊的位移 所以，重力在前2 s內(nèi)做的功為 (2)重力在前2 s內(nèi)的平均功率為 (3)木塊在2 s末的速度vat2×2 m/s4 m/s 2 s末重力的瞬時功率Pmg sinv2×10×0.6×4 W48 W【總結(jié)升華】計算功率時要弄清所求的是瞬時功率還是平均功率，若是瞬時功率要用公式計算，并注意力和速度之間的夾角舉一反三【變式1】跳繩是一種健身運動設(shè)某運動員的質(zhì)量是50 kg，他一分鐘跳繩180次假定在每次跳躍中，腳與地面的接觸時間占跳躍一次所需時間的2/5，則該運動員跳繩時克服重力做功的平均

7、功率是_W(g取10m/s2) 【思路點撥】對于一些實際問題，構(gòu)建出其物理模型是解題的關(guān)鍵例如本題中為了求運動員起跳過程中克服重力所做的功，需先求出起跳的初速度，這就需要把運動員在空中的運動看做豎直上拋運動利用豎直上拋運動的規(guī)律求起跳初速度，從而求出h，然后求起跳過程中克服重力所做的功 【答案】75【解析】由于跳繩是周期性運動，因此我們只需分析一個周期內(nèi)的情況，找出在一個周期內(nèi)運動員克服重力做了多少功，即可求解 跳躍的周期，每個周期內(nèi)運動員在空中運動的時間運動員在空中可視為做豎直上拋運動，則起跳的初速度，每次跳躍時運動員上升的最大高度，所以每次跳躍時，運動員克服重力做的功為，故克服重力做功的平

8、均功率為 【總結(jié)升華】應(yīng)該清楚運動受跳起到h高度克服重力做功的mgh細(xì)致分析運動員的一次跳繩過程，求出運動員在空中運動的時間，從而求出h是解決問題的關(guān)鍵求平均功率的時間必須用跳繩時間T，即要注意求的是哪段時間內(nèi)的平均功率【高清課程：功率 例3】【變式2】質(zhì)量m=3kg的物體，在水平力F=6N的作用下，在光滑的水平面上從靜止開始運動，運動時間t=3s，求：（1）力F在t=3s內(nèi)對物體做的功；（2）力F在t=3s內(nèi)對物體做功的平均功率；（3）力F在3s末對物體做功的瞬時功率?！敬鸢浮?4J；18W；36W類型二、關(guān)于汽車的運動分析例2、（2015 大慶三模）我國自主研發(fā)的C919大型客機(jī)爭取今年試

9、飛，國人的大飛機(jī)夢有望今年圓上.若進(jìn)展順利，首飛后最快有望2017年完成取證和交付.設(shè)計的飛機(jī)質(zhì)量m=7.5×104kg，起飛速度是80m/s. （1）若飛機(jī)起飛過程中發(fā)動機(jī)保持額定功率P=8000kW不變，起飛前瞬間加速度a1=0.4m/s2，求飛機(jī)在起飛前瞬間受到的阻力大??？（2）若飛機(jī)在起飛加速滑行過程中牽引力恒為F9.0×104 N，受到的平均阻力為f=1.5×104 N.如果飛機(jī)在達(dá)到起飛速度的瞬間因故而停止起飛，則需立即關(guān)閉發(fā)動機(jī)且以大小為4m/s2的恒定加速度減速停下，以確保飛機(jī)不滑出跑道.大慶薩爾圖機(jī)場飛行區(qū)等級為4C等級，機(jī)場跑道長2600米，是

10、否可以安全起降國產(chǎn)大飛機(jī)？【答案】（1）；（2）不能【解析】（1）設(shè)機(jī)在起飛前瞬間牽引力大小為，受到的阻力大小，起飛速度，則：牛頓第二定律得：代入數(shù)據(jù)解得：（2）設(shè)飛機(jī)起飛過程加速度為，達(dá)到起飛速度應(yīng)滑行距離為，因故減速滑行距離為，跑道的長度至少為，則牛頓第二定律得：由勻減速直線運動得： 代入數(shù)據(jù)解得：由于所以大慶薩爾圖機(jī)場不能安全起降國產(chǎn)大飛機(jī)【總結(jié)升華】(1)考查飛機(jī)以恒定功率啟動的物理情景（2）考查飛機(jī)以恒定加速度啟動時，初始階段的勻加速運動。我們需要對這兩種啟動方式的物理情景，及推力過程，做到熟練掌握的程度。舉一反三【變式1】（2015 全國II高考）一汽車在平直公路上行駛。從某時刻開始計時，發(fā)動機(jī)的功率P隨時間t的變化如圖所示。假定汽車所受阻力的大小f恒定不變。下列描述該汽車的速度v隨時間t變化的圖像中，可能正確的是( )A BC D【答案】A【解析】由圖可知，汽車先以恒定功率P1起動，所以剛開始先做加速度減小的加速度運動，后以更大功率P2運動，所以再次做加速度減小的加速運動，故A正確。【高清課程：