内容正文:
第11章 简单机械和功
11.4 功率
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一、功率
(1)定义:功与做功所用时间之比叫功率,大小等于单位时间内所做的功。
(2)物理意义:表示物体做功快慢的物理量。
(3)公式:P=;W表示功,t表示做功所用的时间。
(4)单位:国际单位制中,功的单位是焦耳,时间的单位是秒,功率的单位是焦/秒(J/s),专用单位瓦特,简称瓦(W) 。常用单位还有千瓦(KW)、毫瓦(mW)等等。 1KW=1000W,1W=1000mW,1W=1J/s
【重点提示】
①功率表示物体做功的快慢,并不表示做功的多少;
②一个力做功的多少由功率和时间两个因素决定的;
③功率大的机械,做功不一定多,做功多的机械功率也不一定大。
二、功率的公式与推导式
(1)如果物体在动力F的作用下,以速度v沿力F的方向做匀速直线运动时,力F做的功W=Fs,而
S=vt,则W=Fs=Fvt,力F做的功率P===Fv。
(2)由上述推导式可知,当功率一定时,机器的牵引力与速度成反比。
【重点提示】
①P=是功率的定义式。它表示的是物体在一段时间内的平均功率,而不是某一时刻的瞬时功率。
②无论物体运动状态如何,P=定义式始终可以使用。
③P=Fv是功率的推导式,它是物体在恒力F的作用下,以速度v匀速运动时推导出来的,它能表示物体的瞬时功率。
三、估测上楼的功率
(1)原理:P=。
(2)测量工具:体重计、卷尺、秒表。
(3)需要测量数据:人的体重,上楼的高度,上楼所用的时间。
(4)将相关数据代入P=即可估算。
【教材剖析】[想一想]教材P18
1.如何比较同学上楼时的功率?可以有哪些不同的方案?
答:让爬楼的高度一定,比较同学上楼所需要的时间;让同学上楼的时间一定,比较同学上楼的高度。
2.如果要估测功率的大小,需要测量哪些物理量,应用什么测量工具?
答:需要测量人的体重、上楼的高度、上楼所需要的时间。
需要应用的工具有体重计、卷尺、秒表。
【教材剖析】[议一议]教材P19
为什么健身教练可以通过改变音乐播放的节奏来控制健身操的运动量?
功率等于功与时间的比值,健身教练通过改变音乐的节奏来控制健身操的运动量,其实是改变健身运动员的做功的快慢,即功率的大小。
【教材剖析】[课后练习]教材P20
1.刘明在0.5min内,用20N的水平推力将超市购物车在水平路面上前进了15m,他做了多少功?功率是多大?
解:根据题意可知,水平推力F=20N,水平方向前进的距离为s=15m;
根据W=FS
得刘明做的功:W=FS=20N×15m=300J。
前进15m,刘明花费的时间t=0.5min=30s,
根据P=,刘明的做功的功率:P===10W。
2.一辆国产红旗牌桥车,在高速公路上以70KW的功率行驶10min,汽车发动机做了多少功?
解:由题意可知发动机的功率P=70KW=70000W,行驶的时间t=10min=600s;
根据P=,得发动机做的功W=Pt=70000W×600s=4.2×107J。
1、功率的相关计算
公式:P===Fv
【重点提示】
运用公式进行运算时,首先要注意单位的统一,功的单位是“J”时,时间单位必须采用“s”。
【例1】一辆载重卡车连同货物一起的总质量m=4.5×10³kg,在F=4.0×10³N的牵引力作用下在平直公路上做匀速直线运动,1min内行驶了900m。取g=10N/kg,求:
(1)卡车连同货物收到重力的大小;
(2)卡车收到阻力的大小;
(3)牵引力做功的功率。
【例2】两次水平拉动同一物体在同一水平面上做匀速直线运动,两次物体运动的s-t图像如图K14-4所示。根据图像,下列判断正确的是( )
A.两次物体运动的速度v1<v2 B.两次物体所受的拉力F1>F2
C.0~6 s两次拉力对物体所做的功W1>W2 D.0~6 s两次拉力对物体做功的功率P1<P2
【常考1】功率的概念与物理意义
【例1】.一位父亲与他5岁的儿子磊磊一起上楼回家,对此,下列说法错误的是( )
A.爬相同的楼梯,儿子体重小做的功少
B.爬相同的楼梯,父亲体重大做的功多
C.爬相同的楼梯,儿子比父亲先到达,儿子的功率一定大
D.爬相同的楼梯,父亲比儿子先到达,父亲的功率一定大
【重要提醒】
①功率表示物体做功的快慢,并不表示做功的多少;
②一个力做功的多少由功率和时间两个因素决定的;
③功率大的机械,做功不一定多,做功多的机械功率也不一定大。
【例2】关于功率,以下说法正确的是( )
A.功率的单位是焦耳 B.功率是用来表示做功快慢的物理量
C.功率是用来表示做功多少的物理量 D.甲乙二人同时登山,