2018-2019學年高中物理 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,[學習目標],1.理解功率的概念，能運用功率的定義式P＝進行有關的計算.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)功率的定義導出P＝Fv，會分析P、F、v三者的關系.,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,自主預習預習新知夯實基礎,自主預習,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.功率與速度關系式：P＝(F與v方向相同).2.應用：由功率速度關系知，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,,[導學探究]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,,[導學探究]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.功率與速度的關系(1)當F與v方向相同時，P＝Fv；(2)當F與v夾角為α時，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時，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三個量的制約關系：,三、P＝Fv在實際中的應用,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,