2020版新教材高中物理1.2功率課件魯教版.pptx

1、第2節(jié) 功率,一、功率的含義 1.含義:物體所做的功W與完成這些功所用時間t的 _。 2.公式:定義式為P=_。,比值,3.物理意義:功率是表示做功_的物理量,功率大表 示物體做功快,即單位時間里_。 4.單位:功率在國際單位制中用_表示,簡稱_,符 號為_,1 W= _,1 kW=1000 W。,快慢,做功多,瓦特,瓦,W,1 J/s,二、常見機械的功率 1.額定功率:發(fā)動機正常工作時輸出的_功率。 實際功率:發(fā)動機實際工作時輸出的功率。 2.為了保證機械的安全,工作時盡量使_。,最大,P實P額,三、功率與力、速度的關系 1.關系式:當力的方向與物體的運動方向相同時,P=_。 2.公式P=F

2、v中各物理量間的關系: (1)功率P一定時,物體的運動速度v與牽引力F成_。 (2)物體的運動速度v一定時,功率P與牽引力F成_。 (3)牽引力F一定時,功率P與物體的運動速度v成_。,Fv,反比,正比,正比,3.平均功率、瞬時功率: (1)平均功率:物體在一段時間內做功的功率的_, 通常用P= 描述。 (2)瞬時功率:物體在某一_或某一_的功率, 瞬時功率通常用P=_描述。,平均值,時刻,位置,Fv,4.下列關于功率的說法正確的是_。 汽車的速度越大,功率一定越大。 當發(fā)動機的功率一定時,速度越大,汽車的牽引力越大。 當輸出功率一定時,速度和牽引力成反比。 公式P=Fv可以用來計算瞬時功率也

3、可以計算平均功率。,一功率的含義 1.功率的決定因素:功率的大小只與其比值有直接聯(lián)系,與做功多少和時間長短無直接聯(lián)系。 2.功率大小的意義:比較功率的大小,就要比較功與時間的比值,比值越大,功率就越大,做功就越快;比值越小,功率就越小,做功就越慢。,3.功率與速度的關系: (1)公式P=Fv中F、v的方向相同,若F、v間夾角為,則P=Fvcos。 (2)公式P=Fv中三個量的制約關系。,【思考討論】 情境:建筑工地上有三臺起重機將重物吊起,表中是它們的工作情況記錄:,討論:三臺起重機哪臺做功最多?哪臺做功最快?怎樣比較它們做功的快慢呢?(物理觀念) 提示:三臺起重機分別做功3.2104 J、2

4、.4104 J、3.2104 J,所以A、C做功最多。B做功最快,可以用功與所用時間的比值表示做功的快慢。,【典例示范】 關于功率,下列說法正確的是世紀金榜導學號() A.功率是描述力對物體做功多少的物理量 B.力做功時間越長,力的功率一定越小 C.力對物體做功越快,力的功率一定越大 D.力F越大,速度v越大,功率就越大,【解析】選C。功率是描述力對物體做功快慢的物理量,做功越快,功率越大,A錯誤,C正確;力對物體做功時間長,未必做功慢,B錯誤;功率與力、速度及它們的夾角三個因素有關,力F越大,速度v越大,功率不一定越大,D錯誤。,【素養(yǎng)訓練】 1.關于功率,以下說法中正確的是() A.據(jù)P=

5、 可知,機器做功越多,其功率就越大 B.據(jù)P=Fv可知,汽車牽引力一定與速度成反比 C.據(jù)P= 可知,只要知道時間t內機器所做的功,就可 以求得這段時間內任一時刻機器做功的功率,D.根據(jù)P=Fv可知,發(fā)動機功率一定時,交通工具的牽引力與運動速度成反比,【解析】選D。P= 表明,功率不僅與物體做功的多少 有關,同時還與做功所用的時間有關,A錯誤;由P=Fv知, 只有在功率P一定的情況下,汽車的牽引力才與速度成 反比,B錯誤;由P= 求出來的是這段時間內的平均功 率,C錯誤;在P=Fv中,當功率一定時,在一定階段汽車的 牽引力與速度成反比,但當牽引力等于阻力時,速度不 變,牽引力也不再變化,D正確

6、。,2.平流層飛艇在通信、導航、大氣監(jiān)測、商業(yè)旅游等活動中具有潛在的應用前景。若飛艇在平流層水平勻速飛行時,所受空氣阻力與飛行速度成正比,當勻速飛行速度為v時,動力系統(tǒng)的輸出功率為P;當勻速飛行速度為2v時,動力系統(tǒng)的輸出功率為() A. B. C.2PD.4P,【解析】選D。設當飛艇以速度v勻速飛行時,所受空氣阻力為f,則P=fv。由題意,當勻速飛行速度為2v時,所受空氣阻力為2f,所以此時動力系統(tǒng)輸出的功率P1= 2f2v=4P,D正確。,【補償訓練】一架自動扶梯以恒定的速度v1運送乘客上同一層樓,乘客第一次站在扶梯上不動,第二次以相對于扶梯的速度v2勻速向上走,兩次扶梯牽引力做的功分別為

7、W1和W2,牽引力的功率分別為P1和P2,則() A.W1W2,P1=P2,【解析】選D。兩種情況下人對扶梯的壓力都等于人的重力,即兩種情況下扶梯的牽引力大小相等。第二種情況下人勻速走了一段位移,故扶梯的位移就比第一次小,故有s1s2,W1W2。因為兩種情況下牽引力一樣大,且牽引力作用下扶梯的運動速度v1也保持不變,由P=Fv,可知P1=P2。故D正確,A、B、C錯誤。,二公式P= 和P=Fv的比較,【典例示范】 質量m=3 kg的物體,在水平力F=6 N的作用下,在光滑水平面上從靜止開始運動,運動時間t=3 s,求: (1)力F在3 s內對物體所做功的平均功率。 (2)在3 s末力F對物體做

8、功的瞬時功率。,【解析】(1)物體的加速度a= m/s2=2 m/s2 3 s內物體的位移s= at2= 232 m=9 m 3 s內力F所做的功W=Fs=69 J=54 J 力F做功的平均功率P= W=18 W (2)3 s末物體的速度v=at=23 m/s=6 m/s 此時力F做功的瞬時功率P=Fv=66 W=36 W 答案:(1)18 W(2)36 W,【誤區(qū)警示】功率大小分析的兩點注意事項 (1)“某秒末”或“到某位置時”的功率是指瞬時功率, 只能用P=Fv求解。 (2)“某段時間內”或“某個過程中”等詞語,則是求 平均功率,此時可用P= 求解,也可以用 P=Fv求解。,【素養(yǎng)訓練】

9、1.(多選)質量為3 kg的物體,從高45 m處自由落下(g取10 m/s2),那么在下落的過程中() A.前2 s內重力做功的功率為300 W B.前2 s內重力做功的功率為675 W C.第2 s末重力做功的功率為600 W D.第2 s末重力做功的功率為900 W,【解析】選A、C。前2 s物體下落h= gt2=20 m,重力 做功的功率P1= W=300 W,A正確,B錯誤; 2 s末物體的速度v=gt=20 m/s,此時重力做功的功率 P2=mgv=600 W,C正確,D錯誤。,2.一臺起重機將靜止在地面上、質量為m=1.0103 kg的貨物勻加速豎直吊起,在2 s末貨物的速度v=4

10、 m/s。(g取10 m/s2,不計額外功)求:世紀金榜導學號 (1)起重機在這2 s內的平均功率。 (2)起重機在2 s末的瞬時功率。,【解析】(1)設貨物所受的拉力為F,加速度為a,則 由a= 得,a=2 m/s2 由牛頓第二定律知,F-mg=ma 則F=mg+ma=1.010310 N+1.01032 N=1.2104 N 2 s內貨物上升的高度h= at2=4 m 起重機在這2 s內對貨物所做的功,W=Fh=1.21044 J=4.8104 J 起重機在這2 s內的平均功率 W=2.4104 W (2)起重機在2 s末的瞬時功率 P=Fv=1.21044 W=4.8104 W。 答案:

11、(1)2.4104 W (2)4.8104 W,【補償訓練】 物體A、B質量相同,A放在光滑的水平面上,B放在粗糙的水平面上,在相同的力F作用下,由靜止開始都通過了相同的位移s,下列說法正確的是(),A.力F對A做功較多,做功的平均功率也較大 B.力F對B做功較多,做功的平均功率也較大 C.力F對A、B做的功和做功的平均功率都相同 D.力F對A、B做功相等,但對A做功的平均功率較大,【解析】選D。由W=Fs知F對A和B做功一樣多,B在粗糙 水平面上由于受到阻力的作用,B的加速度小,由s= at2知,通過相同的位移,B用的時間長,由P= 知力 對A做功的平均功率大,D正確。,三力與功率 功率的計

12、算方法 (1)利用公式P=Fvcos,其中v為瞬時速度。 (2)利用公式P=FvF,其中vF為物體的速度在力F方向上的分速度。 (3)利用公式P=Fvv,其中Fv為物體受的外力在速度v方向上的分力。,【典例示范】將一物體用輕質細線拴住,一端固定于O點,將細線拉直并使細線處于水平狀態(tài),如圖所示,將物體無初速度釋放,物體下擺到懸點正下方過程中,重力的瞬時功率變化情況是() 世紀金榜導學號 A.一直增大B.一直減小 C.先增大后減小D.先減小后增大,【解析】選C。在剛釋放時,物體的速度為零,故重力的瞬時功率為零。到達最低點時,物體的速度最大,但速度方向與重力的方向垂直,故重力的瞬時功率也為零。但下落

13、過程中重力的瞬時功率并不為零,故重力的瞬時功率先增大后減小,則C正確,A、B、D錯誤。,【素養(yǎng)訓練】 1.如圖,請估算此人在做引體向上運動的過程中克服重力做功的平均功率最接近的數(shù)值是(已知,此人單次上拉的時間約2秒)() A.10 WB.102 W C.103 WD.104 W,【解析】選B。 此人體重大約60 kg,引體向上時向上 運動的位移大約0.4 m,則克服重力做功的平均功率 為:P= W=120 W,最接近的是B選項。 故B正確,A、C、D錯誤。,2.(多選)質量為m的物體靜止在光滑水平面上,從t=0時刻開始受到水平力的作用。力的大小F與時間t的關系如圖所示,力的方向保持不變,則()

14、,A.3t0時刻的瞬時功率為 B.3t0時刻的瞬時功率為 C.在t=0到3t0這段時間內,水平力的平均功率為 D.在t=0到3t0這段時間內,水平力的平均功率為,【解析】選B、D。3t0時刻的速度大小為v3=v2+a2t0 = 2t0+ t0= ,3t0時刻力F=3F0,所以瞬時 功率P=3F0v3= ,A錯誤,B正確;03t0時間段, 水平力對物體做功W=F0 x1+3F0 x2=F0 (2t0)2 +3F0 t0= ,平均功率 = , C錯誤,D正確。,【補償訓練】 1.(多選)質量為m的物體靜止在粗糙的水平地面上,從 t=0時刻開始物體受到方向恒定的水平拉力F作用,拉力 F與時間t的關系

15、如圖甲所示。物體在 t0時刻開始運 動,其運動的v-t圖像如圖乙所示,若最大靜摩擦力等于 滑動摩擦力,則(),A.物體與地面間的動摩擦因數(shù)為 B.物體在t0時刻的加速度大小為 C.物體所受合外力在t0時刻的功率為2F0v0 D.水平力F在t02t0時間內的平均功率為F0(2v0+ ),【解析】選A、D。物體在 時刻開始運動,故f=F0,動 摩擦因數(shù)= ,故A正確;在 t0t0時間內,假設物 體做勻加速運動,則v0=a t0,解得a= ,實際上物 體的加速度從0開始增大,故在t0時刻加速度大于 , 故B錯誤;在t0時刻,物體受到的合外力F合=2F0-f=F0,功率P=F0v0,故C錯誤;在2t0時刻速度v=v0+ t0,在t0 2t0時間內物體的平均速度 ,故平 均功率 ,故D正確。,2.如圖,質量相同的球先后沿光滑的傾角分別為=30、60斜面下滑,到達最低點時,重力的瞬時功率是否相等?(設初始高度相同),【解析】由動力學公式可知,小球下滑的加速度 a= gsin,到達末端速度v= ,可見, 到達最低點兩球速度大小相同,但由于速度在重力方向 上的分量不同,且vAsin60vBsin30,重力的功率 P=mgvsin,所以