2.3.2 功率-【走好高中第1步】2020初高中物理教材衔接

第2节　功率 (衔接要求 1．正确理解功率的概念。 2．会利用功率的公式进行简单计算。 3．知道瞬时功率、平均功率。 4．知道机车的两种启动方式。 (回顾初中 在初中，我们知道了功率的概念，能够进行简单的功率计算，知道了额定功率和实际功率。 【例1】　某型号汽车发动机的额定功率为4×104 W，在水平路面上匀速行驶时受到的阻力是1 600 N。在额定功率下，当汽车匀速行驶时，求： (1)发动机所提供的牵引力大小； (2)汽车行驶10 min牵引力所做的功； (3)汽车行驶速度的大小。 【解析】　(1)因汽车在水平路面上匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力， 所以，发动机所提供的牵引力大小： F＝f＝1 600 N。 (2)由P＝可得，汽车行驶10 min牵引力所做的功： W＝Pt＝4×104 W×10×60 s＝2.4×107 J。 (3)由P＝＝25 m/s。 ＝＝Fv可得，汽车行驶速度的大小：v＝＝ 【答案】　(1)发动机所提供的牵引力大小为1 600 N； (2)汽车行驶10 min牵引力所做的功为2.4×107 J； (3)汽车行驶速度的大小为25 m/s。 (展望高中 在高中，我们将在初中的基础上进一步研究功率，能够计算平均功率、瞬时功率，理解汽车的两种启动方式。 【例2】　如图所示，质量为m＝2 kg的木块在倾角θ＝37°的斜面上由静止开始下滑，木块与斜面间的动摩擦因数为μ＝0.5，已知：sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，取g＝10 m/s2，求： (1)前2 s内重力做的功； (2)前2 s内重力的平均功率； (3)2 s末重力的瞬时功率。 【解析】　(1)木块所受的合力F合＝mgsin θ－μmgcos θ＝mg(sin θ－μcos θ)＝2× 10×(0.6－0.5×0.8) N＝4 N， 物体的加速度a＝ m/s2＝2 m/s2， ＝ 前2 s内木块的位移l＝×2×22 m＝4 m at2＝ 所以，重力在前2 s内做的功为W＝mglsin θ＝2× 10×4×0.6 J＝48 J。 (2)重力在前2 s内的平均功率为P＝ W＝24 W。 ＝ (3)木块在2 s末的速度v＝at＝2×2 m/s＝4 m/s 2 s末重力的瞬时功率P＝mgvsin θ＝2×10×4×0.6 W＝48 W。 【答案】　(1)48 J　(2)24 W　(3)48 W Fl－级方程式世界锦标赛，第一场赛车被命名为“大奖赛”源自1906年在法国所举办的汽车俱乐部大奖赛，它被限定为“大车子(big cars)”。作为世界上唯一一家始终将F1技术应用到新车上的公司，法拉利制造了现今最好的高性能公路跑车，因而备感自豪。1977年，法国雷诺车厂派出一辆配用涡轮增压发动机的赛车角逐大赛，涡轮增压发动机1.5升排量能够输出1 000马力。为了达到更高的速度，往往要采用更大功率的发动机……你知道发动机的功率与速度有什么关系吗？ 接点一　功率 我们已经知道，功率是描述物体做功快慢的物理量，在物理学中，一个力所做的功W跟完成这些功所用时间t的比值叫作功率。 即P＝ 上式是功率的定义式，也是功率的量度式，P与W、t间无比例关系。 功率的国际单位是瓦特(W)，还有一些常用单位，例如，千瓦(kW)，1 kW＝1 000 W。 功率有平均功率和瞬时功率之分，用公式P＝计算的一般是一段时间内的平均功率。当Δt→0时，即表示瞬时功率。 对机器而言，有额定功率和实际功率之分，所谓额定功率指机器正常工作时的最大输出功率，也就是机器铭牌上的标称值。实际功率指机器工作中实际输出的功率。实际功率往往小于额定功率，但在特殊情况下，如汽车越过障碍时，可以使实际功率在短时间内大于额定功率。 【思考与讨论1】 仔细观察下列图片，并回答问题。 (1)F1赛车和铰接客车下面标注的功率是什么功率，意味着什么？ (2)铰接客车任何时候的功率都是150 kW吗？ 接点二　功率与速度 根据功的计算式W＝Fl、l＝vt和功率的计算公式P＝，可以得到P＝Fv。 三个量的制约关系： (1)P一定时，F与v成反比，如汽车上坡时减小速度来增大牵引力。 (2)v一定时，F与P成正比，如汽车速度不变时，加大油门可以增大牵引力。 (3)F一定时，P与v成正比，如汽车匀加速行驶时，速度增大，功率也增大。 计算功率时，如果v用平均速度代入，计算结果为平均功率，v用瞬时速度代入，计算结果为瞬时功率。 【思考与讨论2】 利用P＝Fv求解功率时，只要F是物体受到的力，v是物体的运动速度就可直接两个量相乘得到此力的功率，这种做法对吗？ 通常，机车有两种启动方式： (1)机车以恒定功率启动 P一定，v变大，F变小，a变小，当a＝0时，v不变，机车匀速前进，这时F＝Ff，而速度vmax＝为