第4章 第2节 功率（Word教参）-【新课程学案】新教材2022-2023学年高中物理必修第二册（教科版2019）

第2节　功率 核心素养导学 物理观念 (1)理解功率概念及额定功率和实际功率的定义。 (2)会利用P＝和P＝Fv进行有关的计算。 科学思维 (1)从功率概念的定义，体会用比值建立物理概念的方法。 (2)能分析汽车发动机功率一定时，牵引力与速度之间的关系，并能分析、解释实际生活中的现象。 科学态度与责任 通过对生活中机械的实际功率、额定功率的观察和测量，培养学生积极思考并学以致用的科学态度和责任。 一、功率的含义 1．定义：力对物体所做的功W与做功所用时间t的比。 2．定义式：P＝。 3．物理意义：功率是描述做功快慢的物理量，功率大表示物体做功快，即单位时间内做功多。 4．单位：在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，符号为W，1 W＝1 J/s,1 kW＝1_000 W。 5．平均功率与瞬时功率的区别：时间非常短的情况下的平均功率可认为是该时刻的瞬时功率。 某一过程的功率是指平均功率，某一时刻的功率是指瞬时功率。　　 二、额定功率 1．额定功率：机械可以长时间正常工作允许输出的最大功率。 2．实际功率：机械实际工作时的输出功率一般要小于或等于额定功率，而不允许长时间超过额定功率。 三、输出功率、作用力和速度之间的关系 1．功率P与力F、物体运动和速度v之间的关系 (1)当F与v方向相同时，P＝Fv。 (2)当F与v夹角为α时，P＝Fvcos_α。 在上式中，当物体做变速运动时，若v为某一时刻的瞬时速度，则P表示该时刻的瞬时功率；若F为恒力，v为某段时间内的平均速度，则P表示该段时间内的平均功率。 2．应用：由功率与速度关系式知，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成反比，要增大牵引力，就要减小速度。 ,1.在建筑工地上分别采用以下三种方式，把1 t的建材从地面运到三楼。 方式一：如图甲所示，由搬运工分批搬运，需时2 h。 方式二：如图乙所示，用塔式起重机提升，需时8 min。 方式三：如图丙所示，用升降机提升，需时1 min。 请思考以下问题： (1)用不同的方式运送，对建材所做的功是否相同？ (2)这三种方式所用的时间不同，做功的快慢如何描述？ 提示：(1)用不同的方式运送，对建材所做的功相同，但所用时间不同。 (2)描述对物体做功的快慢，可用功率来描述。 2．如图所示，汽车正在爬一倾角较大的坡道，请对以下结论作出判断： (1)汽车爬坡时常换用高速挡位。(×) (2)汽车爬坡时常换用低速挡位。(√) (3)当汽车发动机的功率一定时，汽车速度减小，可以获得更大的牵引力。(√) 新知学习(一)|功率的理解与计算 [任务驱动] 如图所示，建筑塔吊正在将货物从地面运送到高处。 (1)将质量为m的货物以速度v匀速吊起，货物在t时间内匀速上升高度为h。怎样计算塔吊的平均功率？其瞬时功率是多少？ (2)若货物在时间t内，从静止开始以加速度a匀加速上升高度h时，该过程中塔吊的平均功率是多少？其瞬时功率是多少？ 提示：(1)塔吊对货物做的功W＝mgh，平均功率P＝＝，瞬时功率P瞬＝Fv＝mgv。 (2)该过程中塔吊的平均功率为P＝＝＝。其瞬时功率为P瞬＝Fv＝m(g＋a)at。　　　　 [重点释解] 1．功率的计算方法 (1)平均功率的计算： ①利用P＝。 ②利用P＝Fcos α，其中 为物体运动的平均速度。 (2)瞬时功率的计算： ①利用公式P＝Fvcos α，其中v为该时刻的瞬时速度。 ②利用公式P＝FvF，其中vF为物体的速度在力F方向上的分速度。 ③利用公式P＝Fvv，其中Fv为物体受的外力在速度v方向上的分力。 2．公式P＝和P＝Fv的比较 比较项目 P＝ 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时，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 联系 (1)公式P＝Fv是P＝的推论 (2)功率P的大小与W、t无关 3．P、F与v的相互制约 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，应换挡减小速度 v一定 P与F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，获得较大的牵引力 F一定 P与v成正比 汽车在高速公路上行驶时，加大油门，增大输出功率，可以提高速度 [针对训练] 1．关于功率的概念，下列说法中正确的是(　　) A．力对物体做功越多，则力做功的功率越大 B．由P＝可知，功率与时间成反比 C．从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，它的功率一定越大 解析：选D　功率是描述做功快慢