四、功率（教学课件）物理苏科版2024九年级上册

苏科版 九年级上册 第十一章 简单机械和功 四、功率 01 02 03 04 05 CONTENTS 比较做功的快慢 功率 估测上楼时的功率 学习目标 1. 了解克服重力做功； 2. 知道比较做功的快慢的方法； 3. 由运动的快慢到做功的快慢， 4. 功率的概念、表示、公式、单位及其换算； 5. 学会利用功率的公式进行计算； 6. 对常见的功率进行估算，如将引体向上、上楼问题等； 7. 功率的计算的综合应用。 重点难点 教学重点： 1.会物体做功的快慢； 2.掌握功率的概念、物理意义等； 3.利用功率的公式进行有关计算。 1.理解克服重力做功； 2.实验：估测上楼时的功率； 3.功率的综合应用。 教学难点： 情景引入 小明的教室在五楼，如图11-34所示，他以正常速度上楼约需1min, 而跑步上楼约需40s 。在上述两种情况下，小明的体重、上升的高度、所做的功均相等，只是做功的快慢不同。 怎样表示做功的快慢呢? PART ONE 比较做功的快慢 探究新知 承上启下篇—克服重力做功 1. 复习——对物体做功有两个必要条件： 一是对物体有力的作用；二是物体在力的方向上通过一定的距离。 物体在力的方向上移动的距离 2. 如右图所示，我们进一步理解做功有两个必要条件，以及“人对物体做功”的实质。 力 物体 施力物体 人 人对物体做功 作用于 在力的方向上通过一定距离 3.人克服重力做功 重力 人 施力物体 地球 作用于 在竖直向下方向上通过一定距离 以情景引入中的小明爬楼为例进行分析： ①如右图所示，是分析重力做功的过程。 ②重力做功，人是竖直向下通过一定距离的；但是人消耗身体内的化学能，使自己竖直向上通过一定距离，把这个过程称为人克服重力做功。 如图所示，①在相同时间内，起重机运 送的砖比人运送的多，说明起重机做的功比人做的功多；②起重机和人运送同样数量的砖，做相同的功，起重机所用时间短。以上两种情形都表明相对于人，起重机做功更快。 比较做功的快慢 在相同时间内，起重机比人做功多 做相同的功，起重机比人所用时间少 比较做功快慢的方法 做功相同时，比较所使用的时间的多少。 时间相同时，比较做功的多少。 做功和时间都不相同，如何比较呢？ 比较运动快慢的方法 路程相同时，比较所使用的时间的多少。 时间相同时，比较路程的多少。 路程和时间都不相同，如何比较呢？ 选取时间为标准进行比较 v＝ s t 所做的功 时间 PART TWO 功率 1. 我们曾用单位时间内通过的路程来表示物体运动的快慢，与之 类似， 我们也可以用单位时间内做的功来表示做功的快慢． 2. 功率的定义：物理学中，将功与做功所用时间的比，叫作功率，用 P 表示． 它的大小等于单位时间内所做的功 ． 3.公式: 若用P 表示功率、 W表示功 、t 表示时间， 则功率的公式可写成 功率 4.单位: 在国际单位制中，功的单位是焦（J），时间的单位是秒（s），则功率的单位是焦 / 秒（J/s）。 为了纪念英国发明家、工程师瓦特在改进蒸汽机方面所作的重要贡献， 我们把焦/ 秒（J/s）叫做瓦特，简称瓦，符号是W；1W=1J/s 。 常用单位:千瓦(kW)、兆瓦(MW): 1kW=103W，1MW=103kW 图11-35 瓦特(James Watt, 1736 —1819),英国发明家 观察图11-36,了解一些功率值。 (a) 人骑自行车时的功率通常为50～100 W (b) 轿车发动机的功率约为100kW (c) 汽车起重机的功率约为200kW (d) “和谐号”动车组的 功率为5~23 MW 图11-36一些功率值 t W 1. P = ①使用公式时，一定要注意三个量的对应关系，功W一定是对应的时间t内完成的，这样算出来的功率才是时间t内的功率。 ②由P=W/t 计算出的功率是平均功率 ，即在时间t内的平均功率。 W——某个力做的功——焦耳（J） t——做这些功所用的时间——秒（s） P——这个力做功的功率—瓦特（W）或焦耳每秒（J/s） W=Pt t= W P 功率的计算 1．用100N 的水平力推着小车在水平面上做匀速直线运动，5s 内小车前进了10m ，则在这段时间内： (1)推力做功是多少？ (2)推力的功率是多大？ 练一练 解：（1）推力做功为 W = Fs = 100N× 10m = 1000J （2）推力的功率为 2 ．如图所示，质量为 80kg 的工人用动滑轮提重为 300N 货物，货物 20s 内被匀速提升 5m，工人的拉力为 200N. 已知动滑轮重 50N（g ＝10N/kg）.求： (1)工人对地面的压力； (2)拉力所做的功； (3)拉力的功率大小. 【答案】(1)1000N；(2)2000J；(3)100W 解： （1）由力的作用是相互的可知，工人对地面的压力等于地面对工人的支持力，工人受到竖直向下的重力、竖直向下绳的拉力和地面对工人的支持力，由力的平衡可得，工人对 地面的压力为F压 = F支 = G人 + F拉 = m 人g + 200N= 80kg× 10N/kg+200N= 1000N （2）如图所示的动滑轮，绳自由端移动的距离为s = nh = 2 × 5m = 10m 由W = Fs 可得，拉力做的功为W = Fs = 200N× 10m = 2000J 由 可得，拉力的功率大小为 2. 功率的推导式： P = W t = Fs t = Fv 物体受拉力F，沿拉力方向做匀速直线运动时，拉力F的功率： P=FV F表示物体受的力，v表示物体的运动速度。 适用条件：物体做匀速直线运动，F与v在同一条直线上。 为什么汽车上坡时，司机经常用换挡的方法减小速度？ 为什么同样一辆机动车，在满载时的行驶速度一般比空载时小得多？ 由P=Fv可知，当功率P一定时，速度v越小，力F越大；当力F一定时，功率P越大，速度v越大；当速度v一定时，功率P越大，力F越大。 分析：机车发动机的功率是一定的，牵引力的大小和运动速度成反比。减少车辆的速度就会使车辆的牵引力增大。 思考 1.一辆汽车在水平路面上匀速行驶，速度为30m/s，此时汽车的发动机在90kW的功率下工作。求牵引力F的大小和所受阻力f的大小。 解：根据P=Fv，90kW=90000W 得F=P/v=90000W/ 30m/s=3000N 因为匀速行驶，所以牵引力F和阻力f是一对平衡力， 所以 f=F= 3000N 练一练 PART THREE 估测上楼时的功率 估测上楼时的功率 猜一猜 同组同学中，谁上楼时的功率大?你猜测时考虑了哪些因素? 想一想 1.如何比较同学上楼时的功率?可以有哪些不同的方案? 2.如果要估测功率的大小，需要测量哪些物理量?用什么工具测量? 1.相互合作进行实际测量，将实验数据记录在自己设计的表格中。再利用 同样的方法测量并记录每一位同学上楼时的实验数据。 2. 根据实验数据计算功率值，感受人上楼时功率的大小。 做一做 分析：由P=W/t可知，要测量功率，必须测量上楼所做的功W和所用的时间t。 要测自已上楼的功，根据功的公式W=Gh，需要知道体重G和楼的高度h，需要测出自己的质量m、楼层的高度h。 设计实验，如何测量出上楼的功率？ 实验：测量人上楼的功率 实验器材： 体重计，皮尺，秒表。 实验步骤： (1)用体重计测出自己的质量m，求出自己的重力G。 (2)用皮尺测出所登楼层的高度h。 (3)用秒表测出自己上楼所用的时间t。 (4)用公式P= = 求出人上楼的功率P。 W t mgh t （5）用同样的方法测量并设计的表格记录每一位同学上楼时的实验数据。 m/kg h/m t/s P/W 同学1 同学2 同学3 同学4 同学5 ...... 实验数据： 1. 使用机械做功时，下面说法正确的是（ ） A.功率大的机器一定比功率小的机器做功多； B.功率大的机器一定比功率小的机器做功时间少 C.功率小的机器一定比功率大的机器做功慢； D.以上说法都不对． C 课堂练习 2．某同学听到上课铃响了，他一口气从一楼跑到三楼，所用时间为 10s．则他上楼消耗的功率最接近 ( ) A ．3W B ．30W C ．300W D ．3000W C 3．如图所示，两名运动员， 甲比乙高，若他们举起相同质量的杠铃所用的时间相等，则( ) A ． 甲做功较多，功率较大 B ．乙做功较多，功率较小 C ． 甲做的功较多， 甲、乙功率相等 D ． 甲、乙做功相等，乙的功率大 A 4. 两台机器,甲的功率是750瓦,乙的功率是2250瓦,甲、乙在相同时间里,做功之比是 ;若完成相同的功,甲、乙所用时间之比为 。 1:3 3:1 5. 甲、乙两个集装箱质量相同，用起重机先将甲集装箱以 0.5m/s的速度提升8m，再将乙集装箱以1m/s 速度提升相同的高度，那么起重机（ ） A.第一次做功多，功率大 B.第二次做功多，功率小 C.两次做功一样多，功率也一样 D.两次做功一样多，第二次功率大 D 6．在自由下落过程中物体运动速度会越来越快，一个物体由A 点自由下落，相继经过 B、C 两点，已知 AB = BC ，如图所示，物体在 AB 段重力做功W1 ，做功功率P1 ；在 AC 段重力做功W2 ，做功功率P2 ，则下列关系正确的是 ( ) A ．2W1 = W2 P1 = P2 B ．2W1 = W2 P1 > P2 C ．2W1 = W2 P1 < P2 D ．2W1 ≠ W2 P1 ≠ P2 C 课堂小结 布置作业 1. 小明用20 N的水平推力使购物车在水平路面上前进了15m, 所 用的时间是0.5min 。在此过程中他做了多少功?功率是多大? 300J ； 10W 2. 一辆轿车以70 kW的功率行驶10 min 。该汽车的发动机做了多少功? 4.2×10⁷J 3.图11-37所示是我国自行研制的具有国际先进水平的歼-20战斗机。设发动机用约1.4×10⁵N的推力能使战斗机以2倍声速(设声速为340 m/s) 飞行，10s 内发动机做了多少功?发动机的功率是多大? 图 11-37 8.296×10⁸J； 8.296×10⁷W 感谢观看 THANK YOU FOR WATCHING $$