4.2 功率 课件 -2025-2026学年高一下学期物理教科版必修第二册

第四章　机械能及其守恒定律 2. 功率 【学习任务与素养目标】 1.理解功率的概念,会运用极限思想得到瞬时功率表达式P=Fv,关注生产生活中常见机械做功、功率大小及其意义。(科学思维) 2.能分析汽车发动机功率一定时,牵引力与速度之间的关系,并能分析、解释实际生活中的现象。(科学思维) 3.了解额定功率、实际功率的概念,理解平均功率和瞬时功率的意义。(物理观念) 基础知识梳理与落实 一、功率的含义 1.定义:力对物体所做的　　　　与做功　　　　　　的比叫作功率。  2.物理意义:表示做功快慢,用P来表示。 3.公式:P=　　　　　　。  4.单位:在国际单位制中,功率的单位是　　　　,简称瓦,符号是　　　。常用千瓦(kW)作功率的单位,1 kW=1 000 W。  5.1 s内完成1 J的功,功率就是　　　　,即1 W=1 J/s。  功W 所用时间t 瓦特 W 1 W 二、额定功率 1.额定功率:各种机械可以长时间正常工作允许输出的　　　　　　。  2.实际运行的功率可以　　　或　　　额定功率,而不允许长时间_______　　　　额定功率。  3.用电器工作时,要消耗电功率,这称为　　 　　。电动机的额定功率是指它作为动力机械的　　 　　。输出功率一定　　　　输入功率。  最大功率 小于 等于 超过 输入功率 输出功率 小于 三、输出功率、作用力和速度之间的关系 1.当作用力的方向与物体位移的方向相同时,功率P与力F、物体运动速度的关系式P=　　　。  2.当力F的方向与速度的方向夹角为α时,则功率、力和速度的关系式为P=　　　　。  3.当物体做变速运动时,若v为某一时刻的瞬时速度,则P表示该时刻的　　 　　;若F为恒力,v为某段时间内的平均速度,则P表示该段时间内的　　 　　。  4.交通工具的最大行驶速度受到自身发动机　　　　　和运动中自身受到的　　　　两个因素的共同制约。要提高各种交通工具的最大行驶速度,就要考虑　　 　　　和　　　 　　　　　。  瞬时功率 Fv Fvcos α 平均功率 额定功率P 阻力f　 减小运动阻力 提高发动机的额定功率 教材拓展 阅读教材第87页“思考与讨论”,同学们思考如下问题,当汽车爬陡坡时,我们需要采取什么措施? 提示 汽车爬陡坡时,需要比较大的牵引力,根据P=Fv知可以增大汽车的功率,减小汽车的爬坡速度。 易错辨析 (1)功率大,做功一定多。(　　) (2)由公式P=Fv可知,功率P一定与速率v成正比。(　　) (3)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。(　　) × 提示 功率与做功多少没有必然联系,功率大,做功不一定多,但做功一定快。 × 提示 公式中的三个量,只有在其中一个量不变的情况下,才能判断其他两个量的关系。 √ 重点难点探究与突破 学习任务　对公式 和P=Fv的理解 情境导学 建筑工地上有两台起重机将重物吊起,下表是它们的工作情况记录: 起重机编号 被吊物体重力 上升的高度 所用时间 A 2.0×103 N 16 m 4 s B 4.0×103 N 6 m 2 s (1)两台起重机哪台做功多? (2)哪台起重机做功快?怎样比较它们做功的快慢? 提示 (1)两台起重机分别做功3.2×104 J、2.4×104 J,所以A做功多。 (2)B做功快,可以用功与所用时间的比值表示做功的快慢。 规律总结 公式   P=Fv 适用 条件 功率的定义式,适用于任何情况下功率的计算,一般用于求平均功率 功率的计算式,仅适用于F与v同向的情况,一般用于求瞬时功率 联系 (1)公式P=Fv是 的推论; (2)当时间t→0时,可由定义式确定瞬时功率; (3)当v为平均速度时,P=Fv所求功率为平均功率 2.公式P=Fv中三个量的制约关系 条件 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 典例剖析 【例题】 一个质量为m=1 kg的花盆,从距离地面高h=45 m处不慎掉落,我们可以把花盆的运动简化成自由落体运动。不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2。求: (1)在花盆下落到地面的过程中,重力对花盆做的功; (2)在花盆下落到地面的过程中,重力的平均功率; (3)花盆着地时重力的瞬时功率。 解析 (1)在花盆下落到地面的过程中,重力对花盆做的功W=mgh=1×10×45 J=450 J。 (3)花盆下落到地面时速度v=gt=30 m/s 花盆着地时重力的瞬时功率P=mgv=300 W。 答案 (1)450 J　(2)150 W　(3)300 W 方法技巧　求解功率问题的基本思路 (1)首先明确是求哪个力的功率; (2)若求平均功率,还需明确是哪段时间内的平均功率,可由公式 来计算; (3)若求瞬时功率,需明确是哪一时刻或哪一位置的功率,再确定该时刻或该位置的速度,应用公式P=Fv来计算,如果F与v不同向,则利用P=Fvcos α来计算(α为力与速度方向的夹角)。 对点演练 BD　 即学即用检测与提升 1 2 3 1.(对机械功率的理解)一国产品牌汽车内燃机上标有“100 kW”的字样,则该功率表示汽车的(　　) A.实际功率 B.瞬时功率 C.额定功率 D.平均功率 C 解析 该国产品牌汽车内燃机上标有“100 kW”的字样,则该功率表示汽车的额定功率,故选C。 1 2 3 2.(对功率的理解)关于功率的概念,下列说法正确的是(　　) A.力对物体做的功越多,力做功的功率越大 B.功率是描述做功快慢的物理量 C.功率越大,做功一定越多 D.当轮船航行时,如果牵引力与阻力相等,合力为零,则此时发动机的实际功率为零 B 1 2 3 解析 由功率 得,力对物体做功多,但做功时间t长短未知,力做功的功率不一定大,A错误;功率是描述做功快慢的物理量,B正确;由公式W=Pt可知,做功时间未知,功率越大,做功不一定越多,C错误;如果牵引力与阻力相等,合力为零,此时发动机的实际功率P=F阻v,P不为零,D错误。 1 3 2 3.(功率的分析)一小球做自由落体运动,小球在空中运动的过程中重力做功的功率P随时间t变化的图像是(　　) A 解析 小球做自由落体运动,根据速度公式有v=gt,小球在空中运动的过程中重力做功的功率P=mgv=mg2t,可知重力做功的功率与时间成正比关系,A正确。 P= 1.公式P=和P=Fv的比较 P= P= (2)根据h=gt2可得花盆下落时间t=3 s 在花盆下落到地面的过程中,重力的平均功率=150 W。 =F (多选)关于功率的计算式P=和P=Fv,下列说法正确的是(　　) A.由P=可知,机器做功越多,其功率就越大 B.由P=可知,只要知道W和t就可求出平均功率 C.由P=Fv只能求某一时刻的瞬时功率 D.由P=Fv可知,当汽车发动机功率一定时,牵引力与速度成反比 解析 由P=可知,机器做功越多,其功率不一定越大,还与所需时间有关,A错误;由P=可知,只要知道W和t就可求出平均功率,B正确;由P=Fv可知,若v是平均速度,求的是平均功率,若v是瞬时速度,求的是瞬时功率,C错误;由P=Fv可知,当汽车发动机功率一定时,牵引力与速度成反比,D正确。 P= $