8.1功与功率（第2课时） 课件 -2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

第八章 机械能守恒定律 8.1功和功率（第二课时） 1 1.定义：一个力所做的功W，跟完成这些功所用时间t的比值叫功率. 比值定义法 一、功率 2.定义式： 这个公式变形后给我们提供了一种求功的方法，即 W=pt． 一、功率 4.物理意义：表示力对物体做功快慢的物理量。 5.说明：功率是标量，计算功率时，一般不带正负号。 3.单位：在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，符号是W。 1W＝1J/s，技术上常用千瓦（kW），1kW＝1000W，1马力=735W 若v为一段时间的平均速度，则求出的 P 为平均功率； W = F l cosα P = W / t P =F v cosα 若v为某一时刻的瞬时速度，则求出的 P 为瞬时功率； 5 瞬时功率表示力在极短时间内对物体做功的快慢程度。一般情况下： P = W / t P =F v cosα 平均功率 瞬时功率 6 【例1】 如图所示，质量为 20 kg 的小孩坐在雪橇上，现用一个与水平方向成 α=37°、大小为 60 N 的力 F 拉着雪橇，沿水平地面从静止开始向右运动，以 a = 0.5 m/s2 的加速度做匀加速直线运动。已知雪橇的质量为 20 kg，cos 37°= 0.8 。求: （1）2 s 内雪橇上各力做的功。 （2）2 s 内拉力 F 做功的平均功率。 【解】（1）2s内雪橇的位移：x=at2/2=1m 重力做功为零，支持力做功为零 拉力F做功为：WF=Fx·cosα=48 J 摩擦力f=Fcosα-(m+M)a=28 J 摩擦力f 做功为：Wf= -fx= -28 J （2）2s内拉力F的平均功率为：P=WF/t=24 W 7 例题：如图所示，一质量m=2kg的滑块（可视为质点）从倾角为37°的固定光滑斜面的顶端由静止开始下滑。已知斜面足够长，空气阻力忽略不计，sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度取g=10m/s2。求： (1)前2秒内重力做的功；(2)前2秒内重力做功的平均功率；(3)2秒末重力的瞬时功率。 短跑运动员能否用100m短跑的速度来完成5000m的赛跑路程呢？ 短跑运动员在100米赛跑中，时间不过是十几秒，此时运动员的输出功率是正常时的数十倍，已经超负荷了，运动在5000米的长跑运动中，运动员不可能长时间超负荷运动。 这种现象说明了什么问题？ 额定功率：机器正常工作时的最大输出功率，也就是机器铭牌上的标称值。 实际功率：是指机器工作中实际输出的功率（机器不一定在额定功率下工作）。 额定功率与实际功率 实际功率应小于或等于额定功率, 不能长时间大于额定功率,否则会损坏机器,应尽量避免。 说 明： 在日常生活中，我们经常说某台机器的功率，或某物体做功的功率，实际上是指某个力对物体做功的功率，指这个物体的额定功率。 例如： 汽车发动机的功率就是汽车牵引力的功率 起重机吊起货物的功率就是钢绳拉力的功率 额定功率与实际功率 汽车以额定功率在平直公路行驶时，若前方遇到了一段较陡的上坡路段，汽车司机要做好什么调整，才能确保汽车驶到坡顶？为什么？ 观察与思考 换低档后，牵引力更大、速度变慢，P、F、v之间似乎有某种联系 解： 由P =Fv 得 匀速行使时, 汽车的牵引力F =F阻= 1800N 某型号汽车发动机的额定功率为60kW,在水平路面上行使时受到的阻力是1800N,求发动机在额定功率下汽车匀速行驶的速度。在同样的阻力下,如果匀速行驶速度只有54km/h,发动机输出的实际功率是多少? F P v = 1800 60000 = m/s=33.3m/s=120km/h v’=54km/h=15m/s 以较低的速度行使时, 实际功率P’ =Fv’ =1800×15W=27kW 注意：汽车的功率就是汽车牵引力的功率 类型1：机车以恒定功率 P 启动 专题：机车启动问题 P＝F v 发动机的实际功率 发动机的牵引力 机车的瞬时速度 当F=F阻时， a＝0 ，v达到最大 保持 vm 匀速 v F＝ v P a＝ m F－F阻 ↑ → ↓ ↑ → → ↓ ↓ vm＝ F阻 P 加速度逐渐减小的变加速直线运动 匀速直线运动 对关键时刻和关键位置进行图像分析： vm v t 0 P t 0 功率恒定不变 15 类型2：机车以恒定加速度 a 启动 当F= F阻时， a＝0 v 达到最大 保持 vm 匀速 F＝ v P额 a＝ m F－F阻 ↑ → ↓ v ↑ ↓ → → ↓ vm＝ F阻 P额 加速度逐渐减小的变加速直线运动 匀速直线运动 a＝ m F－F阻 → → → → F → v ↑ P＝F v ↑ ↑ → 当P= P额时，保持P额继续加速 匀加速直