第1章 第2节 功率（教师用书word）-2022-2023学年新教材高中物理必修第二册【精讲精练】鲁科版

第2节　功率 [学业要求与核心素养] 物理观念 科学思维 1．理解功率的概念。 2．掌握机械的额定功率和实际功率的区别。 1．掌握平均功率和瞬时功率的计算方法。 2．会分析机车启动问题。 一、功率的含义 1．定义：力所做的功W与完成这些功所用时间t的__比值__。 2．公式：定义式为P＝　　。 3．物理意义：功率是表示做功__快慢__的物理量，功率大表示物体做功本领大，即单位时间里__做功多__。 4．单位：功率在国际单位制中用__瓦特__表示，简称__瓦__，符号为__W__，1 W＝__1_J/s__。 二、功率与力、速度的关系 1．关系式 当力的方向与物体的运动方向相同时，P＝__Fv__。 2．公式P＝Fv中各物理量间的关系 (1)功率P一定时，物体的运动速度v与牵引力F成__反比__。 (2)物体的运动速度v一定时，功率P与牵引力F成__正比__。 (3)牵引力F一定时，功率P与物体的运动速度v成__正比__。 3．四种功率 名称 表述 平均功率 物体在一段时间内做功的功率的__平均值__，通常用P＝描述 瞬时功率 物体在某一__时刻__或某一__位置__的功率，瞬时功率通常用P＝__Fv__描述 额定功率 机械长时间工作的__最大允许__功率 实际功率 机械实际工作时的功率，实际功率__小于__或等于额定功率，但不能__大于__额定功率 1．判断下列说法的正误。 (1)功率是标量。(√) (2)功率越大说明力做的功越多。(×) (3)根据P＝Fv可知，汽车牵引力一定与速度成反比。(×) (4)机械的实际功率有时可以大于额定功率。(√) (5)功率大表示做功快，做的功一定多。(×) (6)功率小的机器做功慢。(√) (7)速度大的运动物体功率一定大。(×) 2．(1)去过泰山的同学会遇到挑山工，假设挑山工和缆车将相同的货物运至山顶，两者对货物做的功相同吗？做功的功率相同吗？ (2)在越野比赛中，汽车爬坡时，常常换用低速挡，这是为什么？ 答案　(1)两者对货物做的功都等于克服重力做的功，由于将相同的货物运往相同高度的山顶，因此两者做相同的功，而用缆车运送货物所用时间远小于挑山工的用时，根据功率定义知缆车的做功功率远大于挑山工的做功功率。 (2)由P＝Fv可知，汽车在上坡时需要更大的牵引力，而发动机的额定功率是一定的，换用低速挡的目的是减小速度，进而增大牵引力。 知识点一　对功率的理解 公式P＝和P＝Fv的比较 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，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 　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) [解析]　 对物体受力分析，如图所示。 由牛顿第二定律得 a＝＝ m/s2＝2 m/s2。 5 s内物体的位移 x＝at2＝×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。 5 s内拉力的平均功率为＝＝ W＝120 W。5 s末拉力的瞬时功率为P＝Fv＝24×10 W＝240 W。 [答案]　600 J　120 W　240 W [方法总结] 求解功率问题的思路 1．要明确所求功率是某物体各力的功率，还是合力的功率。如汽车发动机的功率是指汽车牵引力的功率，起重机的功率是指起重机钢丝绳拉力的功率。 2．要明确所求功率是平均功率还是瞬时功率。 (1)若求平均功率，还需明确是哪段时间内的平均功率，应用公式P＝或P＝F进行求解。 (2)若求瞬时功率，需明确对应状态的速度v，应用公式P＝Fv求解。如果F、v不同向，则将它们先投影到同一方向上再进行计算。 1. (2021·张掖练习)如图所示，三个相同的小球A、B、C位于同一高度h处，A做自由落体运动，B沿光滑斜面由静止滑下，C做平抛运动，在小球落地的瞬间，其重力的功率分别为PA、PB、PC，则(　　) A．PA＝PC＞PB　　　　 B．PA＝PB＝PC C．PA＝PC＜PB D．PA＞PC＞PB 解析　做自由落体运动，C做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，由2gh＝v知A、C落地时竖直方向的速度大小相同为，故落地时的功率P＝mgvy＝mg相同，即PA＝PC设斜面倾角为θ，B做沿斜面下滑，下