2017-2018學(xué)年同步備課一體之物理人教版必修2講義：第7章機械守恒定律第3節(jié)功率

1、課堂導(dǎo)學(xué)知識內(nèi)容功率考試要求必考加試cc基本要求1 .理解功率的意義，知道功率的計算公式及其單位2 .知道額定功率的意義3 .會根據(jù)功率的定義式和運動學(xué)公式，導(dǎo)出P=Fv4 .會運用功率公式解決簡單的實際問題發(fā)展要求1 .能在實際情景中區(qū)分平均功率與瞬時功率2 .理解At很短時，P=At表示瞬時功率3 .能分析汽車發(fā)動機功率一定時，牽引力與汽車速度之間的關(guān)系說明1 .不要求用功率、力和速度的關(guān)系式解決力與速度小在一條直線上的問題2 .不要求結(jié)合力和運動關(guān)系定量求解機車以恒定功率啟動和勻加速啟動的問題學(xué)考報告基礎(chǔ)自診課堂互動知識點一功率基礎(chǔ)梳理1 .功率(1)定義：功w跟完成這些功所用時間t的比

2、值叫功率，功率的符號為P。1, W(2)公式：P=。(3)功率的單位：在國際單位制中，功率的單位是瓦，符號為Wo1W=1J/s。技術(shù)上常用千瓦(kW)作為功率的單位，1kW=1000Wo(4)功率的物理意義：功率是表示物體做功快慢的物理量。(5)功率是標量，只有大小，沒有方向。2 .額定功率和實際功率(1)額定功率是指動力機械長時間正常工作時最大的輸出功率，是動力機械重要的性能指標。動力機械的額定功率通常都在銘牌上標明。機械工作時必須受額定功率的限制。(2)實際功率是機械工作時實際輸出的功率,也就是發(fā)動機產(chǎn)生的牽引力所做功的功率,實際功率可以小于等于額定功率，但不能大于額定功率，否則損壞機械。

3、典例精析【例1】關(guān)于力對物體做功的功率，下面幾種說法中正確的是（）A.力對物體做功越多，這個力的功率就越大B.力對物體做功的時間越短，這個力的功率就越大C.力對物體做功少，其功率也可能很大；力對物體做功多，其功率也可能較小D.功率是表示做功多少的物理量解析功率p=¥,表示單位時間內(nèi)所做的功，當(dāng)t一定時，W越大，P越大；當(dāng)W一定時，t越小，P越大。單純只強調(diào)兩個因素中的一個，而不說另一個因素的說法是錯誤的，故A、B錯誤；如果W小，（1當(dāng)t很小時，P也可能很大；如果W較大，但t很大時，P也可能很小，故C正確；功率是表示做功快慢的物理量不是反映做功的多少，故D錯誤。答案C即學(xué)即練1 .同一

4、恒力按同樣的方式施于物體上，使它分別沿著粗糙水平地面和光滑水平地面移動相同一段距離時，恒力做的功和平均功率分別為Wi、Pi和W2、P2,則二者的關(guān)系是（）A.Wi>W2、Pi>P2B.Wi=W2、P1VP2C.Wi=W2、Pi>P2D,W1VW2、P1VP2解析也超功率P根據(jù)P=學(xué)可施，P, <P.選項BjE確功佛角題根的位交由尸力6二知怕由整決意比莪作用一間勢粗精池而運動時，加速度小,通4相同也移所用時間長，即答案 B知識點二功率與速度基礎(chǔ)梳理1 .功率與速度的關(guān)系：P=Fv（當(dāng)F與V有夾角a時，P=Fvcos一a）2 .P=Fv中三個量的制約關(guān)系定值各量間的關(guān)系應(yīng)用

5、P-MF與v成反比汽車上坡時，要增大牽引力，應(yīng)換擋減小速度V-TEF與P成正比汽車上坡時，要使速度不笠，應(yīng)加大油口，增大輸出功率，獲得較大牽引力F 一定P與v成正比汽車在高速路上，加大油門增大輸出功率，可以提高速度3 .平均功率和瞬時功率平均功率：時間t內(nèi)功率的平均值，計算公式："P=W和"P=FVo(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：P=Fy,其中V為瞬時速度；當(dāng)F與V夾角為a時，P=FVCOSa。典例精析【例2】質(zhì)量m=3kg的物體，在水平力F=6N的作用下，在光滑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

6、物體所做功的平均功率；(2)在3s末力F對物體做功的瞬時功率。解析(1)物體的加速度a=F=6m/s2=2m/s2m3t=3s內(nèi)物體的位移，l=2at2=2x2x32m=9m3s內(nèi)力F所做的功：W=Fl=6X9J=54JW54力F做功的平均功率P=W=18Wt3(2)3 s末物體的速度v= at= 2X 3 m/s= 6 m/s此時力F做功的瞬時功率P=Fv=6X6W=36W。答案(1)18W(2)36W即學(xué)即練2.一臺起重機將靜止在地面上、質(zhì)量m=1.0X103kg的貨物勻加速地豎直吊起，在2s末貨物的速度v=4.0m/s。(取g=10m/s2,不計額外功)求：(1)起重機在這2s內(nèi)的平均功

7、率；(2)起重機在2s末的瞬時功率。解析設(shè)貨物所受的拉力為F,加速度為a,則平均功率也可以由以下方法求解人用印足WL痢=4出xM曰:=2,1x)>Wj'L答案(1)2.4X104W(2)4.8X104W歸納總結(jié)求解功率時應(yīng)該注意以下問題1 .首先要明確是求哪個力的功率，是某個力的功率，還是物體所受合力的功率，汽車的功率是指汽車牽引力的功率，起重機的功率是指起重機鋼絲繩拉力的功率。2 .若求平均功率，還需明確是哪段時間內(nèi)的平均功率，可由公式P=W或P=Fv來計管殲。3 .若求瞬時功率，需明確是哪一時刻或哪一位置，再確定該時刻或該位置的速度，應(yīng)用公式P=Fv計算。知識點三機車的兩種啟

8、動方式1.恒定功率啟動基礎(chǔ)梳理(1)過程分析?a=0,速度最大且勻速。(2)vt圖象如圖1所示。4 .恒定加速度啟動(1)過程分析a=JF里不變？F不變V?TP=FvT直到P額=Fv1m?P額一定，vT?F=PJ,aF阻J?a=0,速度最大且勻速。vm(2)vt圖象：如圖2所示。圖23.機車啟動過程的分析步驟(1)分析物理過程，明確是哪種啟動方式。(2)抓住兩個基本公式：功率公式P=Fv;牛頓第二定律，即FF阻=ma。4.機車啟動過程中幾個物理量的求法(1)機車的最大速度vm的求法：達到最大速度時，a=0,即牽引力F等于阻力F阻，故_P_PVm=己=°FF阻，.一一一，P額(2)勻加

9、速啟動最長時間的求法：牽引力F=ma+F阻，勻加速的最后速度vm=ma+FB，Vm'時間t=。a(3)瞬時加速度的求法：據(jù)F=P求出對應(yīng)瞬時速度v的牽引力，則加速度a=FmFB。典例精析【例3】一輛汽車在水平公路上行駛，設(shè)汽車在行駛過程中所受阻力不變，汽車的發(fā)動機始終以額定功率輸出。關(guān)于牽引力和汽車速度，下列說法中正確的是()A.汽車加速行駛時，牽引力不變，速度增大B.汽車加速行駛時，牽引力增大，速度增大C.汽車勻速行駛時，牽引力減小，速度不變D.當(dāng)牽引力等于阻力時，速度達到最大值解析汽車的發(fā)動機輸出功率恒定，即P一定，則由公式P=Fv可得出v增大，此時F減小，但由于合外力方向與汽車運

10、動方向一致，因此汽車速度仍在增大；當(dāng)汽車受到的牽引力和阻力相等時，汽車速度達到最大值，而后做勻速直線運動。故D正確。答案D即學(xué)即練3.某車以相同功率在兩種不同的水平路面上行駛，受到的阻力分別為車重的ki和k2倍，最大速率分別為vi和丫2,則()akk-kiA.v2=kiviB.v2=-vik2C.v2=k2viD.v2=k2viki解析以相同功率在兩種不同的水平路面上行駛達最大速度時，有F=Ff=kmg；由P=Fv可知最大速度ymuuF，則上=乎=卜，故v2=?vi,選項B正確。FFfv2Ffikik2答案B課堂自測反,.慟課堂達標1 .關(guān)于功率，下列各種說法中正確的是（）A.功率大說明物體做

11、功多B.功率小說明物體做功少C.單位時間內(nèi)做功越多，其功率越大D.由P=Fv可知，機車運動速度越大，功率一定越大解析功率是描述力做功快慢的物理量，單位時間內(nèi)力做的功就是功率；只有當(dāng)F一定時，功率P才與速度v成正比。答案C2 .質(zhì)量為2kg的物體做自由落體運動，經(jīng)過2s落地。取g=10m/s2。關(guān)于重力做功的功率，下列說法正確的是（）A.下落過程中重力的平均功率是400WB.下落過程中重力的平均功率是100WC.落地前的瞬間重力的瞬時功率是400WD.落地前的瞬間重力的瞬時功率是200W解析物體2s內(nèi)下落的高度為h=1gt2=20m,落地時的速度為v=gt=20m/s,所以下落過程中重力的平均功

12、率是P=mgv=200W,落到地面前的瞬間重力的瞬時功率是P=mgv=400W,選項C正確。答案C3 .汽車上坡的時候，司機一般需要換擋，其目的是（）A.減小速度，得到較小的牽引力8 .增大速度，得到較小的牽引力C.減小速度，得到較大的牽引力D.增大速度，得到較大的牽引力解析汽車上坡時，汽車的牽引力除了需要克服阻力以外，還要克服重力沿斜坡向下的P.分力，所以需要增大牽引力，由F=v知，在P一定時，要增大牽引力，必須減小速度，故C正確。答案C4.（2016杭州七校高一下學(xué)期聯(lián)考）下表列出了某種型號轎車的部分數(shù)據(jù)，試根據(jù)表中數(shù)據(jù)回答問題。長/mnix寬/mmx高/mm4871X1835X1460凈

13、重/kg1500傳動系統(tǒng)前輪驅(qū)動與擋變速發(fā)動機型式直列4缸發(fā)動機排量(L)2.2最高時速(km/h)144100km/h的加速時間(s)15額定功率(kW)120表格下方圖3為轎車中用于改變車速的擋位。手推變速桿到達不同擋位可獲得不同的運行速度，從“15”逐擋速度增大，R是倒車擋。試問轎車要以最大動力上坡，變速桿應(yīng)推至幾擋？該車以額定功率和最高速度運行時，轎車的牽引力為多大?圖3解析根據(jù)公式P=Fv可得功率恒定，速度越小，牽引力越大，故應(yīng)該推至1擋上坡，3120X10該車以額7E功率和取局速度貶仃時，F(xiàn)=40N=3000N。答案1擋3000N課時作業(yè)I遭學(xué)價罰見”用升1 .下列關(guān)于功率的說法中

14、正確的是()A.由P=W知，力做的功越多，功率越大8 .由P=Fv知，物體運動得越快，功率越大C.由W=Pt知，功率越大，力做的功越多D.由P=Fvcos“知，某一時刻，即使力和速度都很大，但功率不一定大解析在公式P=W中，只有P、W、t中兩個量確定后，第三個量才能確定，故選項A、C錯誤；在P=Fv中，P與F、v有關(guān)，故選項B錯誤；在P=Fvcosa中，P還與a有關(guān)，故選項D正確。答案D9 .關(guān)于實際功率和額定功率，下列說法正確的是()A.動力機械銘牌上標明的是該機械的額定功率B.額定功率是動力機械工作時必須保持的穩(wěn)定功率C.在較長的時間內(nèi)，實際功率可以大于額定功率D.在任何時間內(nèi)，實際功率都

15、不能大于額定功率答案A10 如圖1所示是甲、乙兩物體做功與所用時間的關(guān)系圖象，那么甲物體的功率P甲與乙物體的功率P乙相比()圖1A.P甲P乙B.P甲vP乙C.P甲=P乙D.無法判定解析根據(jù)功率的定義式p=w可知，在功與所用時間的關(guān)系圖象中，直線的斜率表示該物體的功率。因此，由圖線斜率可知P甲VP乙，選項B正確。答案B4 .拖拉機耕地時一般比在道路上行駛時速度慢，這樣做的主要目的是()A.節(jié)省燃料B.提高柴油機的功率C.提高傳動機械的效率D.增大拖拉機的牽引力解析拖拉機耕地時受到的阻力比在路面上行駛時大得多，根據(jù)P=Fv,在功率一定的情況下，減小速度，可以獲得更大的牽引力，選項D正確。答案D5

16、.某同學(xué)進行體能訓(xùn)練，用100s的時間跑上了20m高的樓。則他上樓的功率最接近(取g=10m/s2)()A.10WB.100WC.1kWD.10kW解析工功率片手=nx)w0H正琉答案B6.一個小球做自由落體運動，在第1s內(nèi)重力做功為W1,在第2s內(nèi)重力做功為W2;在第1s末重力的瞬時功率為P1，在第2s末重力的瞬時功率為P2,則W1：W2及P1：P2分別等于()A. 1 ： 1,1 ： 1C. 1 ： 3,1 ： 2B. 1 ： 2,1 ： 3D. 1 ： 4,1 ： 219斛析 由 W= Flcos a知,W= mgh = mg 2gt：1 21 2W2= mg(/gt2/gt1)所以 W

17、1 W2 = 1 ：3;由 P= Fv 知 P1 = mgv1= mg gt1, P2= mgv2= mg gt2,所以p1 ：P2 = 1 ：2,選項C正確。答案 C7. 一質(zhì)量為 m的木塊靜止在光滑的水平面上，從t= 0開始，將一個大小為 F的水平恒力作用在該木塊上，在 t=T時刻F的功率是(F2T2AF2TC- 2m8.D.)F2TmF2T22m解析木塊加速度a = m, t=T 時速度 v=aT =FT,瞬時功率F2TP = Fv=om答案B8 .一輛小車在水平面上做勻速直線運動，從某時刻起，小車所受牽引力和阻力隨時間變化的規(guī)律如圖2所示，則作用在小車上的牽引力F的功率隨時間變化的規(guī)律

18、是下圖中的解析車所受的牽引力和阻力恒定，所以車做勻加速直線運動，牽引力的功率P=Fv=F(Vo+at),故選項D正確。答案 D9 .我國自行研制的“和諧號”高速動車組是將幾節(jié)自帶動力的車廂加上幾節(jié)不帶動力的車廂編成一組的，其中帶動力的車廂叫做動車，不帶動力的車廂叫做拖車。而列車提速的一個關(guān)鍵技術(shù)問題是提高機車發(fā)動機的功率。已知勻速運動時，列車所受阻力與速度的平方成正比，即Ff=kv2。設(shè)提速前速度為80km/h,提速后速度為120km/h,則提速前與提速后機車發(fā)動機的功率之比為（）B.A.C.8_27D.1681解析 勻速運動時機車的牽引力與阻力大小相等,則發(fā)動機的功率為P=Fv=Ffv=kv

19、3,8028.速度由80km/h提圖至120km/h,速度N比為面=3,則功率N比為罰C正確。答案C10 .一根質(zhì)量為M的直木棒，懸掛在。點，有一只質(zhì)量為m的猴子抓著木棒，如圖3所示。剪斷懸掛木棒的細繩，木棒開始下落，同時猴子開始沿木棒向上爬。設(shè)在一段時間內(nèi)木棒沿豎直方向下落，猴子對地的高度保持不變，忽略空氣阻力，則如圖所示的四個圖象中能正確反映在這段時間內(nèi)猴子做功的功率隨時間變化的關(guān)系的是（）圖3解析 猴子對地的高度不變， 所以猴子受力平衡。設(shè)猴子的質(zhì)量為m,木棒對猴子的作用力為F,則有F=mg,設(shè)木棒重力為Mg,則木棒受合外力為F+Mg=Mg+mg,根據(jù)牛頓第二定律得Mg+mg=Ma,可見a是恒量，t時刻木棒速度v=at,猴子做功的功率P=mgv=mgat,P與t為正比例關(guān)系，故B正確。答案B11 .如圖4甲所示，滑輪質(zhì)量、摩擦均不計，質(zhì)量為2kg的物體在力F作用下由靜止開始向上做勻加速運動，其速度隨時間的變化關(guān)系如圖乙所示，由此可知(g取10m/s2)()2A.物體加速度大小為2m/s2B. 4s末F的功率大小為42WC. F的大小為21ND. 4s內(nèi)F做功的平均功率為42W解析由速度一時間圖象可得加速度a=0.5m/s2；由牛頓第二定律：2Fmg=ma,Fmg+ma2=10.5N;4s末F的功率P=F2v=10.5X2X2W=