内容正文:
第十一章 功和机械能
第二节:功 率
学习目标
了解功率在实际生活中的应用。
知道功率的概念及物理意义。(重点)
掌握功率的定义式、推导式及单位。(重点)
会用功率公式进行简单计算。(重点)
每到稻谷丰收的季节,我们就会看到以上情境,那种方法更快?图中情境说明了什么?类似事例还有吗?
物体做功有快慢之分
相同路程比较时间。
回顾:速度(比较物体运动的快慢)
13:00:00
13:00:00
运动相同路程时,用时少的运动快
13:00:03
13:00:02
相同时间比较路程。
13:00:00
13:00:00
13:00:02
13:00:02
运动相同时间时,跑在前面的运动快
思考:要比较物体做功的快慢可以采用什么方法呢?
小明和小刚用铁锹挖土,小明30s做功600J,小刚10s做功600J。
问哪位同学做功比较多,哪位同学做功比较快?为什么?
怎样比较做功快慢???
做一样多的功,所用时间不同。
方法一:W甲= W乙时,用时间少的则做功快。
方法二:t甲= t乙时,做功多的则做功快。
在相同的时间内,做功多少不一样。
小明和小刚用铁锹挖土,小明10s做功200J,小刚10s做功600J。
问哪位同学做功比较多,哪位同学做功比较快?为什么?
怎样比较做功快慢???
思考:如果时间和做功都不相同,该怎么比较呢?
路程 s 不相同,时间 t 也不相同,比较运动的快慢可以用“单位时间内的路程”来比较二者运动的快慢,即比较“一秒内通过路程”的多少,本质上是“相同时间比较路程” 。
类比
比较单位时间内所做功的多少?
方法三:比较单位时间内所做的功
蛋蛋和球球用铁锹挖土,蛋蛋30s做功600J,球球10s做功300J。
问哪位同学做功比较多,哪位同学做功比较快?为什么?
怎样比较做功快慢???
甲、乙、丙三位同学分别搬砖到二楼,每块砖物重为10 N,楼高为 3 m,他们搬砖的数量和所用的时间如下表:
甲 乙 丙
砖数(块) 20 20 15
做功(J) 600 600 450
时间(min) 10 20 20
应选取同一标准
进行比较
甲、乙、丙做功分别是多少?
甲、乙、丙做功谁最快?谁最慢?
比较做功快慢的一般方法
甲 乙 丙
砖数(块) 20 20 15
做功(J) 600 600 600
时间(min) 10 20 20
60 30 22.5
选取时间为标准进行比较
所做的功
时间
(J/min)
功
做功时间
功与做功时间的比表示物体做功的快慢
公 式
单 位
国际单位:瓦特 ,符号 W
常用单位:千瓦 (kW)、兆瓦(MW)
换算关系
P =
W
t
功率=
功
时间
功率:功与做功所需时间之比叫做功率。
功率的物理意义:表示物体做功快慢的物理量。
1kW=103W 1W=1J/s
瓦特的签名
在瓦特之前,已经有纽科门发明的 都开始使用蒸汽机来替代人和牲畜,为了纪念瓦特这位伟大的发明家,人们把常用的功率单位定为瓦特,简称瓦。
瓦特蒸汽机
瓦特 James Watt
英国 1736-1819
小知识
百米飞人的功率可达1 kW
慢跑功率约几十瓦
常见的功率
骑车功率约70 W
常见的功率
蓝鲸游动时功率约350 kW
马车功率约几百瓦
轿车的功率可达200 kW
1.判断下面说法是否正确,正确的打√,错误的打×。
(1)机器的功率越大,做功越多。
(2)做功越多的机器,功率就越大。
(3)做功的时间越少,功率就越大。
(4)机器的功率越大,做功越快。
(5)机器运行的速度越大,机械做功越多。
(6)功率小的机械做功可以比功率大的机械做功多。
(7)在动力 F 相同时,机械的速度越大,做功越快。
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
×
×
×
√
×
√
√
练一练
t
例2:大石头质量为6t,起重机在15s内将大石头沿竖直方向匀速提升1m,起重机提升大石头的功率是多少?g取10N/kg。
解:因为匀速提升,起重机提升大石头的拉力与大石头所受的重力相等,即
F=G=mg=6×10³kg×10N/kg=6×10⁴N
大石头在拉力的方向上移动的距离
s=1m
所以拉力做的功
w=Fs=6×10⁴N×1m=6×10⁴J
功率
P=W/t=6×10⁴J/15s=4×10³W
起重机提升大石头的功率是4×10³W。
练一练
例3 :功率相同的两辆汽车,在水平路面上匀速行驶 的速度之比是1:2,则两辆汽车的牵引力之比是?
功率P=W/t 则W=Pt
功W=Fs (水平匀速行驶 s=vt)则W=Fvt
可得Pt=Fvt
P=Fv
功率相同,速度之比是1:2,则牵引力之比为2:1
练一练
功率的推导式:P=Fv
扩 展
F:物体所受的拉力
v:物体沿拉力方向做匀速直线运动的速度
(在功率P一定时,力F与速度v成反比)
练一练
例4:功率为10千瓦的拖拉机在平直公路上匀速前进,受到的阻力2000牛,在半小时内拖拉机做了多少焦的功?前进了多少米?
解法一:半小时内拖拉机做的功W=Pt=10kw×1800s=1.8×10⁷J
由公式W=Fs可得前进距离s=W/F=1.8×10⁷J/2000N=9000m
解法二:由公式P=W/t的推导式P=Fv
则拖拉机运行的速度v=P/F=10kw/2000N=5m/s
前进距离s=vt=5m/s×30×60s=9000m
半小时内拖拉机做的W=Fs=2000N×9000m=1.8×10⁷J
想一想
为什么汽车上坡时,司机经常用换挡(增大油门)的方法减小速度?
机车发动机的功率一般是一定的(保持不变),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;反之,增大车辆的速度就会使车辆的牵引力减小。
课后小结
功率
功率
物理意义
功率的表达式
功与做功所需时间之比叫做功率
(单位时间里所做的功)
表示物体做功快慢的物理量
(定义式)P =
W
t
(推导式 )P =Fv
$