内容正文:
第2节 功 率(强基课逐点理清物理观念)
课标要求
层级达标
1.理解功率的概念,能运用功率的定义式P=进行有关计算。
2.知道平均功率和瞬时功率的含义,能根据P=Fv分析汽车运行问题。
学考
层级
1.形成初步的功率的概念。
2.体会根据功的公式推导功率的公式的过程。
选考
层级
能对功率的综合性问题进行分析和计算。
逐点清(一) 功率的含义
[多维度理解]
1.定义:力所做的功W与完成这些功所用的时间t之 。
2.公式:定义式为P= 。
3.物理意义:功率是描述做功 的物理量,功率大表示物体做功快,即单位时间里 。
4.单位:在国际单位制中,功率的单位是 ,简称 ,符号为 ,1 W=1 J/s,1 kW= W。
5.常见机械的功率
(1)额定功率:动力机械长时间正常工作时输出的 允许功率。
实际功率:动力机械实际工作时输出的功率。
(2)为了保证机械的安全,工作时尽量使 。
[微点拨]
1.功与功率的区别
(1)功是能量转化的量度。
(2)功率表示做功的快慢,也反映能量转化的快慢。
2.注意:应用P=解题时,必须明确是哪个力在哪段时间(或过程)内做功的功率。
[全方位练明]
1.判断下列说法是否正确。
(1)力对物体做功越多,功率越大。 ( )
(2)力的功率越大,力对物体做功越多。 ( )
(3)发动机可以在实际功率等于额定功率的情况下长时间工作。 ( )
2.关于功率的概念,以下说法正确的是 ( )
A.功率是描述力对物体做功多少的物理量
B.由P=可知,功率与时间成反比
C.由P=可知,功率与功成正比
D.某个力对物体做功越快,它的功率就一定越大
3.如图所示,质量m=2 kg的木块在倾角θ=37°的斜面上由静止开始下滑,木块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5,已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2。则木块下滑的加速度大小为 m/s2,前2 s内重力做功的功率为 W。
逐点清(二) 功率与力、速度的关系
[多维度理解]
1.关系式:当力F的方向与物体运动的速度v方向相同时,P= 。
2.推导
⇒P=Fv
3.平均功率和瞬时功率
(1)平均功率:物体在一段时间内做功的功率的 ,通常用P=描述。
(2)瞬时功率:物体在某一 或某一 的功率,瞬时功率通常用P= 描述。
[微点拨] P、F与v的相互制约
定值
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,应换挡减小速度
v一定
P与F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,获得较大的牵引力
F一定
P与v成正比
汽车在高速公路上行驶时,加大油门,增大输出功率,可以提高速度
[典例] 如图所示,质量为m=4 kg的木块在倾角为37°的足够长的固定斜面上由静止开始下滑,木块与斜面间的动摩擦因数为0.5,已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2,求:
(1)前5 s内重力的平均功率;
(2)5 s末重力的瞬时功率。
尝试解答:
[思维建模]
功率计算的解题技巧
(1)应该明确所求的功率是平均功率还是瞬时功率,计算平均功率与瞬时功率选择的公式不同。
(2)求平均功率时,应明确是哪一段时间内的平均功率;求瞬时功率时,应明确是哪一时刻的瞬时功率。
(3)应该明确是求哪一个力对物体做功的功率,是动力还是阻力,是恒力还是变力等。不同情况应选择不同的公式。
[全方位练明]
1.下列关于功率公式P=和P=Fv的说法正确的是 ( )
A.由P=知,只要知道W和t就可求出任意时刻的功率
B.P=Fv只能求某一时刻的瞬时功率
C.由P=Fv知,汽车的功率与它的速度成正比
D.由P=Fv知,当汽车发动机功率一定时,牵引力与速度成反比
2.(双选)“高空抛物”一直被称为悬在城市头顶上的痛,尤其是人为的高空抛物,更给公共安全带来极大的危害性。如图所示,若从七楼阳台约20 m高处,将一质量为1 kg 的花盆水平推出,不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2。下列说法正确的是 ( )
A.1 s内重力的平均功率为50 W
B.整个过程中重力的平均功率为200 W
C.落到地面上时,重力的瞬时功率为200 W
D.落到地面上时,重力的瞬时功率为100 W
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第2节 功 率
逐点清(一)
[多维度理解]
1.比 2. 3.快慢 做功多 4.瓦特 瓦 W 1 000 5.(1)最大 (2)P实≤P额
[全方位练明]
1.(1)× (2)× (3)√
2.选D 功率是描述物体做功快慢的物理量,功率大表示物体做功快,A错误,D正确;公式P=是定义式,P与W不成正比,P与t不成反比,故B、C错误。
3.解析:木块所受的合外力F合=mgsin θ-μmgcos θ=mg(sin θ-μcos θ)= 2×10×(0.6-0.5×0.8)N=4 N,
木块的加速度a== m/s2=2 m/s2,
前2 s内木块的位移s=at2=×2×22 m=4 m,
所以,重力在前2 s内做的功为
W=mgssin θ=2×10×4×0.6 J=48 J。
重力在前2 s内的功率P== W=24 W。
答案:2 24
逐点清(二)
[多维度理解]
1.Fv 2.Fs 3.(1)平均值 (2)时刻 位置 Fv
[典例] 解析:(1)根据题意,对木块由牛顿第二定律有
mgsin 37°-μmgcos 37°=ma,解得a=2m/s2
前5 s内木块的位移为x=at2=25 m
前5 s内重力做的功为W=mgsin 37°·x=600 J
则前5 s内重力的平均功率== W=120 W。
(2)木块5 s末的速度为v=at=10 m/s
5 s末重力的瞬时功率P=mgsin 37°·v=240 W。
答案:(1)120 W (2)240 W
[全方位练明]
1.选D 知道W和t,由P=求出的功率是t时间内的平均功率,故A错误;公式P=Fv既可以求平均功率,也可以求瞬时功率,当v为平均速度时,求出的功率为平均功率,当v为瞬时速度时,求出的功率为瞬时功率,故B错误;由P=Fv知,若F一定,则汽车的功率与它的速度成正比,若P一定,则汽车的牵引力与速度成反比,故C错误,D正确。
2.选AC 花盆只受重力,竖直方向上做自由落体运动,1 s内花盆下落的高度为h1=g=5 m,所以1 s内重力做功为WG1=mgh1=50 J,平均功率P1==50 W,A正确;花盆下落的时间可由公式h=gt2求得,代入数据得t=2 s,整个过程中重力做功为WG2=mgh=200 J,故平均功率为P2==100 W,B错误;落到地面时,在竖直方向有v2=2gh,求得到达地面上时竖直方向的速度为20 m/s,所以重力的瞬时功率P3=mgv=1×10×20 W=200 W,C正确,D错误。
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