第13课 功率-【帮课堂】2021-2022学年高一物理同步精品讲义（沪科版2020必修第二册）

第13课 功率 ( 目标导航 ) 1、理解功率的概念，能应用平均功率公式进行有关的计算； 2、正确理解顺势功率公式的意义，并能进行计算和解释有关现象； 3、知道什么是瞬时功率和平均功率、实际功率和额定功率，会在具体问题中计算瞬时功率和平均功率； 4、熟悉机车起动的两种方式； ( 知识精讲 ) 问题1：做功快慢的比较方式有哪些？ 问题2：功率与哪些因素有关？ 知识点01 功率 一、功率的概念 1、定义：功和完成这些功所用的时间之比，叫做功率。 2、功率是描述做功快慢的物理量，功率是标量。 二、功率的公式和单位 1、定义式：P＝（其中W代表功，t代表做功所用的时间，P代表功率） 2、功率的单位： （1）在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称“瓦”，符号“W” 1W＝1J/s（1瓦＝1焦/秒） （2）常用单位：千瓦：符号“kW”，1kW＝1000W（1千瓦＝1000瓦） 三、平均功率与瞬时功率 1、平均功率： 其中F是恒力，是物体在t时间内的平均速度，α是F与之间的夹角。 2、瞬时功率： P＝Fvcosθ（当Δt→0时，为瞬时速度） 其中v是物体在某一时刻的瞬时速度，α是F与v之间的夹角。 【典例1】 关于功率的公式P＝Fvcos α，以下理解正确的是 （ ）（多选） A．它是由功率的定义式P＝及功的定义式W＝Fscosα联合导出的，所以它只能用来计算平均功率 B．若F与v的夹角α＝0，P＝Fv C．当公式中的v表示平均速度且F为恒力时，则P＝Fv求解的是平均功率 D．当F、v、α均为瞬时值时，P＝Fvcos α求解的是瞬时功率 【答案】BCD 【解析】P＝Fvcos α是由功率的定义式和功的定义式推导得来的，但它既能用来求解平均功率，也能用来求解瞬时功率，A错误．夹角α是力F与速度v的夹角，当夹角α＝0时，P＝Fv，B正确．当F为恒力，v为平均速度时，P为平均功率；当v为瞬时速度时，P为瞬时功率，C、D正确 【典例2】 一质量为m的木块静止在光滑的水平面上，从t＝0开始，将一个大小为F的水平恒力作用在该木块上，在t＝t1时刻力F的瞬时功率是 （ ） A．t1 B．t C．t1 D．t 【答案】C 【解析】在t＝t1时刻木块的速度为v＝at1＝t1，此时刻力F的瞬时功率P＝Fv＝t1，选C 【即学即练1】 质量m＝2kg的物体从静止开始自由下落，求： （1）重力G在t＝3s内对物体做的功 （2）重力G在t＝3s内对物体做功的平均功率 （3）在3s末，重力G对物体做功的瞬时功率 【答案】（1）900J（2）300W（3）600W 【解析】（1）重力在t＝3s内对物体所做的功为：W＝mg·s＝20×45＝900J （2）重力在t＝3s内对物体做功的平均功率：＝＝＝300W （3）在3s末，重力对物体做功的瞬时功率为：P＝mg·v＝20×30＝600W 【即学即练2】 关于功率的概念，下列说法中正确的是 （ ） A．功率是描述力对物体做功多少的物理量 B．由P＝可知，功率与时间成反比 C．由P＝Fv可知只要F不为零，v也不为零，那么功率P就一定不为零 D．某个力对物体做功越快，它的功率就一定大 【答案】D 知识点02 机车启动的两种模型 一、以恒定功率启动 1、动态过程： 2、这一过程的速度—时间图象如图所示： 二、以恒定加速度启动 1、动态过程： 2、这一过程的速度—时间图象如图所示： 无论哪种启动方式，机车最终的最大速度都应满足且以这个速度做匀速直线运动。 三、额定功率和实际功率 1、额定功率就是机械正常条件下长时间工作的最大功率。 2、实际功率就是机械实际运行时的功率。 【典例1】 假设摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率。如果摩托艇发动机的输出功率变为原来的2倍，则摩托艇的最大速率变为原来的 （ ） A．4倍 B．2倍 C．倍 D．倍 【答案】D 【解析】摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率，有f＝kv。摩托艇匀速行驶时F＝f，功率P＝Fv＝kv2，所以输出功率变为原来的2倍，速率变为原来的倍，选D。 【典例2】 一辆质量为2.0×103kg的汽车以额定功率为6.0×104W在水平公路上行驶，汽车受到的阻力不变，汽车所能达到的最大速度为30m/s，求： （1）汽车所受的阻力大小 （2）当汽车的速度为10m/s时，汽车的加速度 【答案】（1）2000N（2）2m/s2 【解析】（1）汽车所做匀速直线运动时受力平衡，汽车的牵引力等于所受的阻力， 由功率P＝Fv＝fv 解得：f＝2000N （2）当汽车的速度为v1＝10m/s时，由：P＝F1v1， 解得：F1＝6000N 由牛顿第二定律得：F1－f＝ma 解得：a＝2m/s2 【即学即练1】 汽车以速率v1沿一斜坡向上匀速行驶，若保持发动