内容正文:
第七章 机械能守恒定律
第三节 功率
一、功率的概念
1.物理意义:表示力做功快慢的物理量
2.定义:功与完成这些功所用时间的比值叫功率
(1)当v为即时速度时,对应的P为即时功率;
(2)当v为平均速度时,对应的P为平均功率。
3.定义式: ,所求出的功率是时间t内的平均功率。
4.计算式: ,其中θ是力与速度间的夹角。用该公式时,要求F为恒力。
(3)重力的功率可表示为 ,仅由重力及物体的竖直分运动的速度大小决定。
(4)若力和速度在一条直线上,上式可简化为 Pt=F·vt
(5)由公式P=Fvt可知,当功率一定时,即时速度越大,则作用力越小;反之,作用力越大,速度越小。汽车上坡时要慢速行驶就是这个原因。
对于机动车辆的功率P=Fv(因F与V同向)。F是牵引力,P即为牵引力的功率,F并非机车的合外力。
例1.如图示,质量为m的小滑块,由静止开始从倾角为θ的光滑斜面上高为h 的A 点滑到斜面的底端B点,求:
(1)滑块由A 点滑到B点的过程中,重力的平均功率;
(2)滑块到达B点时重力的瞬时功率
解:设滑块到达B点时的速度为vB ,经历的时间为t
由机械能守恒定律得 vB2 =2gh
h
A
B
θ
m
【练习1】从空中以40m/s的初速度平抛一重为10N的物体,物体在空中运动3s落地,不计空气阻力,取g=10m/s2,则物体落地时,重力的瞬时功率为( )
A.400W
B.300W
C.500W
D.700W
B
【解析】本题要求的是3s未重力的瞬时功率,如图所示,由于曲线运动,G与未速度v间有夹角α,同学们常常考虑先求了v的大小,再求出α,利用公式P=F·vcosα求解,这种思路是正确的.但过于麻烦.本题要求的功率是P=G·vcosα,其实v·cosα就是v竖直分量,只需求出3s末平抛运动的竖直分速度vy.vy=g·t所以P=G·v·cosα=G·vy=G·gt=10×10×3W=300W
Vx=V0
α
V
Vy
【例2】一跳绳运动员质量m=50kg,1min跳N=180次,假设每次跳跃中,脚与地面的接触时间占跳跃一次所用时间的2/5,试估算