1.2 功率 课件-2024-2025学年高一下学期物理鲁科版（2019）必修第二册

1.2 功 率 不论是人力直接做功，还是使用牛、马等畜力做功，或者是利用机械来做功，人们不仅关注做功的多少，还十分关注做功的快慢。 导入新课 下面是三台起重机在工作时的有关记录，请填写完整 64000J 64000J 96000J 时间相同做功不同 做功相同时间不同 如何比较A、B、C做功的快慢？ 功率 单位时间内做的功反映物体做功的快慢程度。 编号 重物重力 上升高度 所用时间 做功 A 4000N 16m 4S B 8000N 12m 4S C 32000N 2m 1S 5、物理意义：是表示力对物体做功快慢的物理量， 即表示能量转化的快慢的物理量。 2、公式： 比值定义法 3、功率是标量。 4、功率的单位： 瓦特（W） 常用单位： kW 一、功率的含义 1、定义：功 W 跟完成这些功所用时间 t 的比值。 新课教学 长时间运动时人的功率为数10W，优秀运动员可达1kW 长时间运动马的功率为数百瓦 鲸游动时功率可达350kW 小汽车的功率为数十千瓦至两百千瓦 高速列车的功率可达数万kW 万吨豪华游轮的功率可达1万kW以上 1.关于功率，下列说法中正确的是（　 ） A. 功率是表示力做功多少的物理量 B. 功率是表示力做功快慢的物理量 C. 做功时间越长，功率一定越小 D. 力做功越多，功率一定越大 B 练一练 2. 某人用同一水平力F先后两次拉同一物体，第一次使此物体 沿光滑水平面前进s距离，第二次使此物体沿粗糙水平也前 进s距离，若先后两次拉力做的功为W1和W2，拉力做功的 功率是P1和P2，则( ) A. W1=W2，P1=P2 B. W1=W2，P1＞P2 C. W1＞W2，P1＞P2 D. W1＞W2，P1=P2 B 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）。 二、常见机械的功率 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。 ※实际功率总小于或等于额定功率。 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。 例如：汽车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。 说明: 思考与推理 三、功率与力、速度的关系 当我们用恒力F推动书本，让书本在水平桌面上以速度v做匀速直线运动时，力F对书本做功的功率是多少？ （1）当v为平均速度时，P为平均功率 （2）当v为瞬时速度时，P为瞬时功率 当力的方向与速度方向相同时 当力的方向与速度方向有一定夹角时？ v F α v1 v2 F α v F2 F1 P＝Fvcosα P＝Fvcosα 分解速度 分解力 P＝Fvcosα （α是F与v的夹角） 汽车准备上坡时，司机往往会增大油门，减慢速度（降低挡位），这是为什么？ 思考： （1）当机械发动机的功率一定时，牵引力与速度成反比，所以可以通过减小速度来增大牵引力； （2）当汽车速度一定时，可通过加大油门，提高发动机的输出功率，来增大牵引力。 P＝Fvcosα （v是平均速度） （v是瞬时速度） （比较常用） 1、平均功率：描述在一段时间内做功的平均快慢。 2、瞬时功率：表示在某一时刻做功的快慢 当 t 表示一段时间时 当 t 表示极短一段时间时 （比较常用） 四、平均功率和瞬时功率 1、汽车上坡的时候，司机必须换挡，其目的是（ ） A．减小速度，得到较小的牵引力 B．增大速度，得到较小的牵引力 C．减小速度，得到较大的牵引力 D．增大速度，得到较小的牵引力 C 练一练 2、一物体自某一高度处做自由落体运动，经5s落地，其质量为 m=2kg，求： （1）在5s内重力的平均功率为多大？ （2）在4s末，重力的瞬时功率为多少？ 1、必须弄清是何种功率，并能正确选择公式。 2、分析运动和受力，求解位移和速度。 提示： P=500W P=800W v 汽车的功率 汽车在行驶的过程中，发动机的最大功率等于额定功率。 P = F v 汽车功率 汽车的牵引力 汽车的瞬时速度 汽车加速运动的情况有两种： 1、以额定功率P额启动; 2、在恒定的牵引力F作用下启动。 （以恒定加速度a启动） 当F=f 时，a＝0， v达到最大 保持 vm 匀速 v F＝ v P a ＝ m F －f ↑ ↓ ↑ ↓ ↓ vm＝ f P 加速度逐渐减小的 变加速直线运动 匀速直 线运动 1、汽车以恒定功率启动 五、机车的两种启动方式 v G N f F 机车以恒定功率启动的v－t图象如下所示：先做加速度逐渐减小的变加速直线运动，最终以最大速度 做匀速直线运动。 vm vm＝ f P额 v t O 注： 2、汽车以恒定加速度启动 a＝ m F－f F v ↑ P ＝F v ↑ ↑ 当P= P额时，保持P额继续加速 匀加速直线运动 v ↑ F ＝ v P额 a ＝ m F －f 当F= f 时，a＝0 ，v达到最大 保持 vm 匀速 ↓ ↓ ↓ ↑ 加速度逐渐减小 的变加速直线运动 匀速直 线运动 G N f F 机车以恒定加速度启动的v－t图象如图所示:先做匀加速直线运动，再做加速度逐渐减小的变加速直线运动，最终以最大速度 做匀速直线运动。 注： vm＝ f P额 v t 0 vm vt vt是匀加速运动的末速度： 共同点:当F牵=f阻，汽车做匀速直线运动时,汽车有 最大速度 方式一：以恒定功率启动 vm v t 0 方式二：以恒定加速度启动 v t 0 vm vm＝ f阻 P额 1、按额定功率行驶的汽车，所受地面的阻力保持不变， 则( ) A．汽车加速行驶时，牵引力不变，速度增大 B．汽车可以做匀加速运动 C．汽车加速行驶时，加速度逐渐减小，速度逐渐增大 D．汽车达到最大速度时，所受合力为零 CD 练一练 2、设飞机飞行中所受阻力与其速度的平方成正比，如飞机 以速度v匀速飞行时，其发动机功率为P，则飞机以2v速度 匀速飞行时，其发动机功率为（ ） A. 2P B. 4P C. 8P D. 无法确定 C 3、下列关于汽车运动的论述，不正确的是( ) A. 汽车以额定功率启动后做变加速运动，速度、加速度均逐渐增大 B. 汽车以额定功率启动后做变加速运动，速度逐渐增大；加速度逐渐减小，加速度为0时，速度最大 C. 汽车匀速行驶时最大允许速度受发动机额定功率限制，要提高最大允许速度，必须增大发动机的额定功率 D. 汽车在水平路面上以额定功率P行驶，则当牵引力F与阻力f平衡时，汽车的最大速度 A 2、定义式： P＝ t W 1、物理意义：表示做功快慢的物理量 3、计算式： 该式一般用于求平均功率 4、单位：瓦特 (W) 该式用于求瞬时功率、平均功率 课堂小结 P = F v cosα 1、汽车质量为5×103kg，额定功率为30kW。汽车在水平路上行驶时 所受阻力恒为2000N， (1) 则最大车速为多少? (2)汽车在水平路上用l0m／s的速度匀速行驶，汽车的实际功率多大? 20kW 课堂练习 15m/s 2、汽车发动机的额定功率为60KW，质量5000 kg，当汽车在水平 路面上行驶时，遇到的阻力是车重的 0.1倍，若汽车从静止开始 以1m/s2的加速度做匀加速直线运动，这一过程能维持多长时间？ 6s 3、一辆总质量为15t的卡车，其额定功率是180kW，假定它 在平直的公路上运行时受到的阻力是卡车总重的0.03倍， 试求： (1)卡车以1.5m/s2的加速度由静止开始匀加速运动所经历的时间是多少？ (2)分析卡车的运动情况并求出卡车运动的最大速度是多大？ 4.4s 40m/s 解:(1)卡车以恒定的加速度a＝1.5m/s2加速时，由牛顿第二定律 F引－f＝ma 可得： F引＝f＋ma＝(0.03×15 000×10＋15 000×1.5)N＝27000N 在此阶段卡车的牵引力保持不变，但卡车的速度不断增加，卡车的实际功率不断增大，当功率增大到额定功率时， P额＝F引v，所以 (2)当功率达到额定功率后，随卡车速度的增大，牵引力变小，加速度变小，当加速度减小到0时，卡车速度达到最大，开始匀速运动，此时：F引＝f v＝eq \f(P额,F引)＝eq \f(20,3) m/s，所以t＝eq \f(v,a)＝eq \f(\f(20,3),1.5) s≈4.4 s. 故：P额＝F引vm＝f vm ,即vm＝eq \f(P额,f)＝eq \f(180×103,0.03×15×103×10) m/s＝40 m/s. $$