第8章 第1节 第2课时 功率（课件PPT）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理必修第二册（人教版 江苏专用）

该高中物理课件聚焦“功率”核心知识点，从功率的定义、公式（P=W/t与P=Fv）及应用出发，结合汽车发动机功率等生产生活实例，通过平均功率与瞬时功率的辨析，构建从概念理解到公式应用的知识支架，衔接前后物理观念。 其亮点在于“逐点清”与“全方位练明”结合，多维度解析功率概念培养物理观念，通过汽车爬坡、电动小车等实例的思维建模提升科学思维，分层练习适配学考选考需求。学生能深化概念理解与应用，教师可高效开展分层教学，提升课堂效率。

功率 (强基课——逐点理清物理观念) 第2课时 课标要求 层级达标 1.理解功率。了解生产生活中常见机械的功率大小及其意义。 2.分析汽车发动机的功率一定时，牵引力与速度的关系。 学考 层级 1.理解功率的概念。 2.掌握平均功率与瞬时功率的区别，能用功率的定义式P=及功率与速度的关系式P=Fv进行有关分析和计算。 选考 层级 理解机车启动的两种方式，会分析生产生活中机车启动过程中物理量的变化。 逐点清(一)　对功率的理解 逐点清(二)　功率的计算 01 02 CONTENTS 目录 课时跟踪检测 03 逐点清(一)　对功率的理解 1.功率 (1)意义：功率是表示做功的______的物理量。 (2)定义：功W与完成这些功所用_______之比。 (3)定义式：P=。单位：______，简称____，符号是____。 (4)标矢性：功率是_______。 多维度理解 快慢 时间t 瓦特 瓦 W 标量 2.功率与速度的关系 (1)一个沿着物体位移方向的力对物体做功的功率，等于_______与物体______的乘积。 (2)关系式：P=_____。 ①若v是物体在恒力F作用下的平均速度，则P表示这段时间内的______功率。 ②若v是瞬时速度，则P表示该时刻的______功率。 这个力 速度 Fv 平均 瞬时 (3)应用：由功率与速度的关系知，汽车、火车等交通工具和各种起重机械，当发动机的输出功率P一定时，牵引力F与速度v成____ (选填“正”或“反”)比，要增大牵引力，就要______ (选填“增大”或“减小”)速度。 反 减小 1.判断下列说法是否正确。 (1)由P=知，做功越多，功率越大。( ) (2)力对物体做功越快，力的功率一定越大。 ( ) (3)汽车爬坡时常常需要换高速挡。 ( ) (4)沿水平方向运动的物体，速度越大，重力做功的功率越大。 ( ) 全方位练明 × √ × × 2.关于功率，下列说法正确的是 (　 ) A.功率是用来描述力对物体做功多少的物理量 B.完成相同的功，做功时间越长功率越小 C.使用省力机械，可以提高机械的功率 D.由P=Fv可知，牵引力一定与速度成反比 √ 解析：功率等于单位时间内力做的功，是反映做功快慢的物理量，故A错误；由功率公式P=可知，完成相同的功，做功时间越长功率越小，故B正确；功率等于单位时间内力做的功，与机械是否省力无关，故C错误；由P=Fv可知，当功率一定时，牵引力才与速度成反比，故D错误。 3.(2025·无锡高一期中)汽车正在水平路面匀速行驶，然后驶上坡路，如图所示。设水平路面与上坡路面对汽车的阻力大小相等。则关于上坡过程下列说法正确的是 (　 ) A.若维持汽车的输出功率不变，汽车的速度不变 B.若维持汽车的输出功率不变，汽车将做匀减速直线运动 C.若维持汽车的输出功率不变，经过足够长的坡路，汽车仍能以水平面上的速度大小运动 D.若维持汽车的速度大小不变，需要增大汽车的输出功率 √ 解析：汽车在水平路面匀速行驶，则有P=Fv，F=f，若维持汽车的输出功率不变，经过足够长的坡路匀速运动时，有F'=f+mgsin θ，此时P=F'v'，可知汽车在刚上坡的一段时间内做减速运动，此时牵引力逐渐变大，加速度逐渐减小，汽车做加速度减小的减速运动最后匀速运动，故A、B、C错误；若维持汽车的速度大小不变，由于牵引力逐渐增大，根据P=F'v可知，需要增大汽车的输出功率，故D正确。 逐点清(二)　功率的计算 1.公式P=和P=Fv的比较 公式 P= P=Fv 适用 条件 (1)功率的定义式，适用于任何情况下功率的计算，一般用来求平均功率 (2)当时间t→0时，可由定义式确定瞬时功率 (1)功率的计算式，仅适用于F与v同向的情况，若F与v不同向，则有P===Fvcos α (2)v为平均速度时功率为平均功率，v为瞬时速度时功率为瞬时功率 联系 公式P=Fv是P=的推论 多维度理解 2.平均功率的计算 (1)利用=计算； (2)利用=Fcos α计算，其中F为恒力，为物体运动的平均速度。 3.瞬时功率的计算 利用公式P=Fvcos α，其中v为瞬时速度。 (1)若vF为物体的速度在力F方向上的分速度，则P=FvF； (2)若Fv为物体所受外力在速度v方向上的分力，则P=Fvv。 4.平均功率与瞬时功率的区别与联系 平均功率表示力在某段时间内做功的快慢，瞬时功率表示力在某时刻做功的快慢。所以平均功率大，物体的瞬时功率不一定大。 [典例]　(2025·镇江高一期中)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； [答案]　120 W [解析]　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)5 s末重力的瞬时功率。 [答案]　240 W [解析]　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。 [思维建模] 求解功率的解题技巧 (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。 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 全方位练明 √ 解析：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.(2025·山东高考)一辆电动小车上的光伏电池，将太阳能转换成的电能全部给电动机供电，刚好维持小车以速度v做匀速运动，此时电动机的效率为50%。已知小车的质量为m，运动过程中受到的阻力f=kv(k为常量)，该光伏电池的光电转换效率为η，则该光伏电池单位时间内获得的太阳能为 (　 ) A.　　　 B. C. D. √ 解析：小车做匀速直线运动，由平衡条件可知，小车的牵引力大小为F=f=kv，小车的机械功率为P机=Fv=kv2，则电动机的总功率P电===2kv2，光伏电池的光电转换效率为η=，则P阳==，则该光伏电池单位时间内获得的太阳能为，故A正确，B、C、D错误。 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1.(2025·苏州高一阶段练习)下列关于功和功率的说法正确的是 (　 ) A.摩擦力可能对物体做正功或做负功，也可能不做功 B.若一个力对物体做功为零，则该物体一定处于静止状态 C.速度大的汽车其发动机功率一定大 D.有力作用在物体上，并且物体也发生了位移时，力对物体一定做功 √ 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 解析：当摩擦力的方向与位移方向同向时，摩擦力做正功，反向时，摩擦力做负功，二者垂直时不做功，故摩擦力可能对物体做正功或做负功，也可能不做功，故A正确；若一个力对物体做功为零，则可能该物体位移与力垂直，物体不一定处于静止状态，故B错误；根据P=Fv可知，若汽车的速度大，但是牵引力较小，其发动机功率不一定大，故C错误；有力作用在物体上，并且物体也发生了位移，如果力与位移垂直时，则力不做功，故D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 2.(2025·宿迁高一检测)甲、乙两台挖掘机在工地上施工过程中，所做的功W随时间t变化的图像如图所示，根据图像可以确定的是 (　 ) A.甲比乙做功多 B.甲比乙做功少 C.甲比乙做功快 D.甲比乙做功慢 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：机械做功与时间有关，在不知道机械做功时间的情况下无法比较甲、乙两台挖掘机做功的多少，故A、B错误；根据题图可知，在相等时间内，甲比乙做功多，由P=可知，甲的功率大，即甲比乙做功快，故C正确，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 3.(2025·无锡高一期中)某摩天轮的直径达120 m，转一圈用时1 600 s。某同学乘坐摩天轮随座舱在竖直平面内做匀速圆周运动，依次从A点经B点运动到C点的过程中 (　 ) A.角速度为 rad/s B.座舱对该同学的作用力一直指向圆心 C.重力对该同学做功的功率增大 D.如果仅增大摩天轮的转速，该同学在B点受座舱的作用力将增大 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：根据题意可知周期为T=1 600 s，则角速度为ω== rad/s，故A错误；该同学乘坐摩天轮随座舱在竖直平面内做匀速圆周运动，则座舱对该同学的作用力和该同学的重力的合力提供向心力，指向圆心，所以座舱对该同学的作用力不是一直指向圆心，故B错误；根据重力做功的功率的计算公式PG=mgvy，从A点经B点运动到C点的过程中，vy先增大后减小，可知重力对该同学做功的功率先增大后减小，故C错误； 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 在B点，对该同学受力分析，在竖直方向上有Fy=mg，水平方向上有Fx=mrω2，则该同学在B点受座舱的作用力大小为F== ，如果仅增大摩天轮的转速n，根据ω=2πn可知ω增大，则该同学在B点受座舱的作用力将增大，故D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 4.动车组又称“动车组列车”，为现代火车的一种类型，由若干带动力的车辆(动车)和不带动力的车辆(拖车)组成，列车在正常使用期限内以固定编组模式运行。某动拖比(动车与拖车的数量之比)为4∶4的动车组以速率v沿直线轨道匀速行驶，为了提速，将动拖比提高为6∶2，若提速前后每节动车匀速行驶时的功率均为P，动车组行驶中受到的阻力f与行驶速度的平方v2成正比，则该动车组提速后的最大速度为 (　 ) A.v B.v C.v D.2v √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：由题意可知，动拖比(动车与拖车的数量之比)为4∶4时，有F牵=f=kv2，F牵v=fv=4P，将动拖比提高为6∶2时，设最大速度为v'，则有f'=kv'2，6P=f'v'，联立解得v'=v，故C正确，A、B、D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 √ 5.一台吊车的输出功率为6×104 W，用该吊车将质量为2 t的水泥板匀速吊起15 m高需要的时间是(g取10 m/s2) (　 ) A.3 s B.5 s C.10 s D.15 s 解析：水泥板被匀速吊起，则其所受合力为零，即F=mg=2 000×10 N=2×104 N，由P=Fv，可得v== m/s=3 m/s，吊起15 m高需要的时间为t== s=5 s，故选B。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 6.(2025·靖江高一期中)质量为50 kg的小王站在升降机内，若升降机竖直上升的位移随时间变化的规律为x=2t+t2，取重力加速度g=10 m/s2，则在0~2 s内，升降机地板(水平)对小王的支持力做功的平均功率为(　 ) A.2 000 W B.2 400 W C.3 000 W D.3 600 W √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：根据x=v0t+at2，结合x=2t+t2，可知a=2 m/s2，v0=2 m/s，对小王由牛顿第二定律有F-mg=ma，其中m=50 kg，联立解得支持力大小F=600 N，2 s内小王的位移x1=m=8 m，则升降机地板(水平)对小王的支持力做功的平均功率=== W=2 400 W。 7.(2025·天一中学高一期中)连江含光廊桥如今已经成为连江人休闲的好去处。在这条廊桥附近有着丰富多彩的娱乐游戏项目，比如“套圈圈”游戏。如图所示小孩和大人在同一竖直线上不同高度先后水平抛出两个相同的小圆环，若小圆环的运动视为平抛运动，要想套中同一个小圆筒。则 (　 ) A.大人抛出的圆环速度变化率较大 B.大人抛出的圆环在空中运动时间较长 C.大人抛出的圆环初速度较大 D.大人抛出的圆环在落地瞬间重力的功率较小 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：大人、小孩抛出的圆环在空中的加速度均为重力加速度，所以速度变化率相等，故A错误；圆环在空中做平抛运动，竖直方向有h=gt2，可得t=，由于大人抛出的圆环在空中下落高度较大，则大人抛出的圆环在空中运动时间较长；根据P=mgvy=mg·gt，可知大人抛出的圆环在落地瞬间重力的功率较大，故B正确，D错误；水平方向有x=v0t，由于水平位移相等，大人抛出的圆环在空中运动时间较长，则大人抛出的圆环初速度较小，故C错误。 8.如图为一中学生做引体向上的示意图。引体向上分为两个过程：身体从最低点升到最高点的“上引”过程，身体从最高点回到最低点的“下放”过程。某同学在30 s内连续完成10个完整的引体向上，假设每次“上引”过程重心升高的高度大约为50 cm，已知该同学的质量为60 kg。g取10 m/s2，下列说法正确的是 (　 ) A.“上引”过程单杠对人做正功 B.“下放”过程单杠对人做负功 C.在30 s内重力做的总功约为3 000 J D.在30 s内克服重力做功的平均功率约为100 W 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：单杠对人的作用力作用在手上，在“上引”和“下放”过程中，人的手没有发生位移，因此单杠对人不做功，故A、B错误；“上引”过程，重力做负功，“下放”过程重力做正功，“上引”和“下放”过程中重力做功的绝对值相同，则在30 s内重力做的总功为0，故C错误；完成一次引体向上克服重力做功约为WG=mgh=60×10×0.5 J=300 J，30 s内克服重力做功的功率约为== W=100 W，故D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 9.(2025·海门高一期中)如图甲所示，质量m=2 kg的小物体放在长直的水平地面上，用水平细线绕在半径R=0.8 m的薄圆筒上。t=0时刻，圆筒由静止开始绕竖直中心轴转动，其角速度ω随时间t的变化规律如图乙所示，小物体和地面间的动摩擦因数为0.2，g取10 m/s2。则下列判断正确的是 (　 ) A.物体所受合力大小为8 N B.t=2 s时细线拉力的瞬时功率为16 W C.细线的拉力大小为8 N D.在0~2 s内，拉力的平均功率为14 W √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：由题图乙可知ω=2.5t，圆筒边缘线速度与物块的速度大小相等，根据v=ωR，可得v=2t，则物体运动的加速度为a==2 m/s2，则物体所受合力大小为F合=ma=4 N，根据牛顿第二定律可得F-μmg=ma，解得细线的拉力大小为F=8 N，故A错误，C正确；t=2 s时，物体的速度为v2=at2=2×2 m/s=4 m/s，则此时细线拉力的瞬时功率为P=Fv2=8×4 W=32 W，在0~2 s内，拉力的平均功率为=F=F=8× W=16 W，故B、D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 10.(12分)跳绳是一种健身运动。一位同学在原地跳绳过程中，离开地面后竖直方向的速率—时间图像如图所示。若已知t0和跳绳者的质量m，重力加速度为g，不计阻力，请估算： 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 (1)跳绳者重心上升的最大高度；(6分) 答案：g　 解析：由题意可知，该同学离地上升的时间 t1=×t0=t0， 该同学重心上升的最大高度h=g=g。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 (2)跳绳者克服重力做功的平均功率。(6分) 答案：mg2t0 解析：每完成一次跳绳该同学克服重力做功WG=mgh，对应时间为t0，故克服重力做功的平均功率为==mg2t0。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 11.(12分)(2025·连云港高一期中)如图，在倾角为37°的斜面底端有一个质量为1 kg的小物体，物体与斜面之间的动摩擦因数为0.5，物体在平行斜面向上拉力F的作用下，向上做匀速运动，速度大小为10 m/s(重力加速度g取10 m/s2)。求： 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 (1)力F的大小；(3分) 答案：10 N 解析：由于物体做匀速运动，由平衡条件可知F=mgsin 37°+μmgcos 37°，解得F=10 N。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 (2)经过0.9 s后，物体到达斜面上的最高点A，撤去拉力，此后物体还能上升的最大高度；(4分) 答案：1.8 m 解析：撤去拉力后，物体做斜抛运动，在竖直方向上做竖直上抛运动，则(vsin 37°)2=2gh2 还能上升的最大高度为h2=1.8 m。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 (3)物体回到地面时，重力的瞬时功率。(5分) 答案： 120 W 解析：物体匀速上升的高度 h1=vt1sin 37°=10×0.9×0.6 m=5.4 m 下落的过程中，竖直方向上做自由落体运动， 由=2g(h1+h2) 可得落地时竖直分速度vy=12 m/s 物体回到地面时，重力的瞬时功率为P=mgvy=120 W。 本课结束 更多精彩内容请登录：www.zghkt.cn $