第四章 第二节 功率（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理必修第二册（粤教版2019）

第二节　功率 课程内容要求 核心素养提炼 1.理解功率的概念，会用极限思想得到瞬时功率表达式P＝Fv cos α. 2．理解功率的概念，能区分平均功率和瞬时功率.3.学会分析汽车的启动问题． 1.物理观念：理解功率，能正确区分平均功率和瞬时功率． 2．科学思维：会应用公式P＝、P＝Fv cos α进行有关计算，体会由平均功率到瞬时功率的极限思想． 3．科学态度与责任：通过功率概念的建立过程，认识物理学对能量的研究是一个探究的过程，体会守恒思想在物理研究中的作用． [对应学生用书P61] 1．定义：力对物体所做的功W与做功所用时间的比值． 2．定义式：P＝. 3．单位：在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，用W表示.1 W＝1_J/s． 4．标矢性：功率是标量(选填“标量”或“矢量”). 5．物理意义：表示物体做功快慢的物理量． 6．输入功率与输出功率 (1)输入功率：机器工作时，外界对机器做功的功率． (2)输出功率：机器对外界做功的功率． (3)机械效率：η＝P出/P入． 7．额定功率与实际功率 (1)额定功率：机器长时间工作允许的功率． (2)实际功率：机器实际工作时的输出功率． (3)关系：实际功率往往小于额定功率． [思考] 同学们爬山时遇到过挑山工和索道，假设挑山工和缆车将相同的货物运到山顶，做功的功率相同吗？ 提示　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，则缆车的做功功率远大于挑山工的做功功率． 1．功率、力和速度之间的关系 (1)当F与v方向相同时，P＝Fv． (2)当F与v夹角为α时，P＝Fv_cos_α． 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． 3．平均功率和瞬时功率 (1)平均功率：时间t内功率的平均值，计算公式：P＝． (2)瞬时功率：某一时刻功率的瞬时值，能精确地描述做功的快慢，计算公式：P＝Fv，其中v为瞬时速度；当F与v夹角为α时，P＝Fv_cos_α． [判断] (1)一个力对物体做功的功率，不一定等于这个力与受力物体运动速度的乘积．(√) (2)汽车的功率一定，汽车的速度越大，牵引力就越大．(×) (3)汽车在高速公路上行驶，功率的大小与速度的大小无关．(×) [对应学生用书P62] 探究点一　功率的理解和计算 如图所示某部队正用吊车将一辆坦克车从码头上吊起装上舰船． (1)将质量为m的坦克车以速度v匀速吊起，坦克车在t时间内匀速上升h高度．则吊车的瞬时功率是多少？ (2)若坦克车在相同的时间t内，从静止开始以加速度a匀加速上升高度h时，该过程中吊车的平均功率是多少？其瞬时功率是多少？ 提示　(1)P瞬＝Fv＝mgv. (2)该过程中吊车的平均功率为 P＝＝＝. 其瞬时功率为P瞬＝Fv＝(mg＋ma)at. 1．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 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 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，g取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)木块所受的合外力 F合＝mg sin θ－μmg cos θ＝mg(sin θ－μcos θ)＝2×10×(0.6－0.5×0.8)N＝4 N 木块的加速度a＝＝ m/s2＝2 m/s2 前2 s内木块的位移x＝at2＝×2×22 m＝4 m 所以，重力在前2 s内做的功为 W＝mgx sin 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＝mg sin θ·