内容正文:
第七章 机械能守恒定律
物理·必修2
菜 单
第3节 功率
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[学习目标]
1.理解功率的概念,知道平均功率和瞬时功率。
2.掌握平均功率和瞬时功率的计算方法。
3.知道机械的额定功率和实际功率的区别。
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1.定义:功W与完成这些功所用时间t的______。
2.定义式:P=______。
3.单位:国际单位制中,功率的单位是______,简称瓦,符号是____。1 W=1 J/s,1 kW=103 W。
一、功率
比值
瓦特
W
课前预习·落实基础
eq \f(W,t)
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4.物理意义:功率是表示做功______的物理量。
5.额定功率与实际功率
(1)额定功率
电动机、内燃机等动力机械在_____转速下可以长时间工作时输出的功率。
(2)实际功率
动力机械工作时实际消耗的功率。
快慢
额定
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1.(1)力对物体做功越多,功率越大。( × )
(2)做功时间越短,功率越大。( × )
(3)完成相同的功,用时越短功率越小。( × )
►自主思考——判一判
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二、功率与速度
Fv
Fl
Fv
1.功率与速度的关系式
P=______ (F与v方向相同)。
2.推导
eq \b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\co1(功率定义式:P=______,功的计算式:W=_____))→P=______。
位移:l=vt。
eq \f(W,t)
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3.应用
由功率速度关系式知,汽车、火车等交通工具和各种起重机械,当发动机的功率P一定时,牵引力F与速度v成_______,要增大牵引力,就要_______速度。
反比
减小
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2.(1)各种机械铭牌上所标功率一般是指额定功率。( √ )
(2)某机械工作时的实际功率一定比额定功率小。( × )
(3)汽车的速度越大,牵引力的功率也越大。( × )
(4)汽车以恒定功率启动时,加速度减小。( √ )
►自主思考——判一判
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考点一 功率的定义式和计算式的理解及应用
课堂互动·考点突破
1.公式P=eq \f(W,t)和P=Fv的比较
P=eq \f(W,t)
P=Fv
适用条件
(1)功率的定义式,适用于任何情况下功率的计算,一般用来求平均功率
(2)当时间t→0,可由定义式确定瞬时功率
(1)功率的计算式,仅适用于F与v同向的情况,一般用来求瞬时功率
(2)当v为平均速度时,所求功率为平均功率
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联系
(1)公式P=Fv是P=eq \f(W,t)的推论
(2)功率P的大小与W、t无关
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2.公式P=Fv中三个量的制约关系
定值 各量间的关系 应用
P一定 F与v成反比 汽车上坡时,要增大牵引力,应换低速挡减小速度
v一定 F与P成正比 汽车上坡时,要使速度不变,应加大油门,增大输出功率,获得较大牵引力
F一定 v与P成正比 汽车在高速路上,加大油门增大输出功率,可以提高速度
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[例1]质量为2 kg的物体,受到24 N竖直向上的拉力,由静止开始运动,经过5 s。求5 s内拉力对物体所做的功是多少?5 s内拉力的平均功率及5 s末拉力的瞬时功率各是多少?(g取10 m/s2)
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[思路引导] 物体在恒力作用下由静止开始运动,是一个匀加速运动,可结合牛顿第二定律和运动学公式求解平均功率和瞬时功率。
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[自主解答] 对物体受力分析,如图所示
由牛顿第二定律得
a=eq \f(F-mg,m)=eq \f(24-2×10,2) m/s2=2 m/s2
5 s内物体的位移
x=eq \f(1,2)at2=eq \f(1,2)×2×52 m=25 m,其方向竖直向上。
5 s末物体的速度v=at=2×5 m/s=10 m/s,其方向竖直向上。
故5 s内拉力的功为W=Fx=24×25 J=600 J。
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[答案] 600