4.2 功率 课件-2025-2026学年高一下学期物理粤教版必修第二册

该高中物理课件围绕功率展开，涵盖功率概念、公式（\(P=\frac{W}{t}\)和\(P=Fv\)）及机车启动两种方式，通过挑山工与缆车、汽车上坡等情境导学，从功的知识自然过渡到功率，构建理解做功快慢的学习支架。 其亮点是情境导学结合生活实例，用表格归纳公式区别联系与机车启动过程，典例研习融入跳绳、新能源汽车等问题。体现物理观念（功率概念深化）、科学思维（公式推导与应用），帮助学生提升科学探究能力，教师教学更具针对性和高效性。

第二节　功　率 [学习目标]　 知识点一　做功快慢的描述 「情境导学」 经常登山的同学会熟悉挑山工和缆车,假设挑山工和缆车将相同的货物运至山顶,两者对货物做的功相同吗?做功的功率相同吗? 提示:两者对货物做的功都等于克服货物重力做的功,由于将相同的货物运往相同高度的山顶,两者做的功相同,而用缆车运送货物所用时间远小于挑山工的用时,根据功率定义知缆车做功的功率远大于挑山工做功的功率. 「知识整合」 1.功率:物理学上把力对物体所做的功W与做功所用时间t之 ,称为功率,用符号P表示. 2.定义式:P= . 3.单位:在国际单位制中,功率的单位是 ,简称瓦,符号是W,1 W=1 .常用单位:千瓦(kW),1 kW= W.  4.意义:功率是标量,它是描述物体做功 的物理量. 比 瓦特 J/s 1 000 快慢 「正误辨析」 (1)力对物体做功越多,这个力的功率就越大.(　 　) (2)力对物体做功的时间越短,这个力的功率就越大.(　 　) (3)力对物体做功越快,力的功率一定越大.(　 　) × × √ √ 知识点二　功率与力、速度 (1)汽车上坡时,司机一般要“换挡”减小车速,使汽车以较小的速度爬坡,为什么呢? 「情境导学」 提示:(1)当汽车发动机的功率一定时,根据P=Fv知,牵引力与速度成反比,所以通过减小速度来增大牵引力,使汽车能顺利上坡. (2)汽车上坡时,若不减小车速,司机应采取什么措施?为什么? 提示:(2)加大油门,增大输出功率,来获得较大的牵引力. 「知识整合」 1.功率与力、速度的关系式:P= . 2.平均功率、瞬时功率:当物体做变速运动时,若v表示在时间t内的平均速度,则P表示在这段时间内的 ;若v表示某一时刻的瞬时速度,则功率P表示在该时刻的 . Fv 平均功率 瞬时功率 3.应用:由功率与力、速度的关系式知,对汽车、火车等交通工具和起重机等机械,当速度v保持一定时,牵引力F与功率P成 ,所以汽车上坡时,要想保持与在水平路面行驶时相同大小的速度,则必须加大油门,增大 . 以增大牵引力;当发动机的功率P一定时,牵引力F与速度v成 .要增大牵引力,就要 速度. 正比 输出 功率 反比 减慢 4.生产和生活中常见机械的功率 在生产中, 是衡量机械性能的重要指标.在生活、交通工具、现代农业机械、航空航天领域等方面都有重要的应用意义. 功率 「问题思考」 如图所示,某部队正用吊车将一台坦克车从码头上吊起装上舰船. (1)将质量为m的坦克车以速度v匀速吊起,坦克车在时间t内匀速上升高度h.怎样计算吊车的功率?其瞬时功率是多少? (2)若坦克车在相同的时间t内,从静止开始以加速度a匀加速上升高度h,则该过程中吊车的平均功率是多少?其瞬时功率是多少? 「归纳提升」 1.功率两个公式的区别与联系 比较 项目 P=Fv 区别 (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,一般用来求瞬时功率. (2)当v为平均速度时,所求功率为平均功率 联系 (1)公式P=Fv是 的推论. (2)功率P的大小与W、t无关 2.在交通工具中公式P=Fv中三个量的制约关系 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 汽车在水平路面上,加大油门增大输出功率,可以提高速度 「典例研习」 角度1　对功率的理解与计算 [例1] 关于功率,下列说法正确的是(　　) A.由P=Fv可知,物体运动越快,功率越大 B.由P=Fvcos θ可知,某一时刻,力大、速率也大,而功率不一定大 C.由 可知,力做功越多,功率就越大 D.由W=Pt可知,功率越大,力做功越多 B 【解析】 功率由物体运动的速度、力,以及力与速度方向夹角的余弦共同决定,可知物体运动越快,即速度越大,功率不一定越大,某一时刻,力大、速率也大,若力与速度方向夹角的余弦很小,功率也可能很小,即功率不一定大,故A错误,B正确;由 可知,力做功越多,功率不一定就越大,还与时间有关,故C错误;由W=Pt可知,功率越大,力做功不一定越多,还与时间有关,故D错误. 求解功率的思路 (1)首先明确是求哪个力的功率. ·方法点拨· (3)若求瞬时功率,需明确是哪一时刻或哪一位置,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). 角度2　生产、生活中的功率问题 [例2] 跳绳是一项很好的体育锻炼项目.某同学在一次跳绳测验中,在40 s的时间内完成了100次跳绳,已知该同学每一次跳起的最大高度为10 cm,他的质量为50 kg,g取 10 m/s2,不计空气阻力和绳的质量,则下列说法正确的是 (　　) A.每一次向上运动的过程中,重力做的功为50 J B.每次跳起时,地面对该同学的支持力做功为0 C.该同学从跳起到落地的过程中,先超重再失重 D.每次离开地面的瞬间重力的瞬时功率为0 B 【解析】 该同学每一次跳起的最大高度为10 cm,重力做的功为WG=-mgh= -50 J,故A错误;每次跳起时,沿地面对该同学的支持力方向发生的位移为零,则做功为零,故B正确;该同学从跳起到落地的过程中,加速度方向一直竖直向下,故该同学失重,故C错误;每次离开地面的瞬间该同学的速度不为零,则根据P=mgv,可知重力的瞬时功率不为零,故D错误. 知识点三　机车启动的两种方式 「归纳提升」 1.机车两种启动方式的过程分析 两种方式 以恒定功率启动 以恒定加速度启动 P-t图像、 v-t图像 和F-t 图像 2.汽车启动问题中几个物理量的求法 「典例研习」 角度1　以恒定功率启动 [例3] 质量为M=5×106 kg的列车,以恒定功率由静止开始沿平直轨道加速行驶,当加速度为a1=0.9 m/s2时,速度为v1=2 m/s;当加速度为a2=0.1 m/s2时,速度为v2=10 m/s,假设列车所受阻力保持不变,试求: (1)列车的牵引功率; 【答案】 (1)1×107 W (2)在该功率下列车的最大速度. 【答案】 (2)20 m/s 角度2　以恒定加速度启动 [例4] 我国新能源汽车发展迅猛,已成为全球最大的新能源汽车产销国.质量为m=1 500 kg 的某新能源汽车在水平路面上以恒定加速度a=2 m/s2 启动,其v-t图像如图所示,其中OA段和BC段为直线.已知汽车动力系统的额定功率为P=60 kW,汽车所受阻力大小恒为F阻=2 000 N.求: (1)汽车能够达到的最大速度v2; 【答案】 (1)30 m/s (2)汽车匀加速的最大速度v1; 【答案】 (2)12 m/s (3)汽车匀加速的时间t1; 【答案】 (3)6 s 【解析】 (3)由v1=at1,得t1=6 s. (4)汽车速度为20 m/s时的加速度大小. 利用P=Fv处理机车启动问题的三点注意事项 (1)公式P=Fv中的F指的是机车的牵引力,而不是合力. (2)只有机车匀速运动时,牵引力F才等于它受到的阻力f的大小. (3)机车以恒定加速度启动时,匀加速结束时的速度并没有达到最终匀速运动的速度vm. ·方法点拨· 感谢观看 1.通过分析日常生活中的实例,会比较做功快慢,构建功率的概念,深化对功率物理观念的理解.2.通过推导理解和区别P=和P=Fv,能根据情况选择合适的公式解决实际问题.结合牛顿第二定律理解机车提速的两种方式的动力过程,培养科学思维和科学探究能力.3.了解生产和生活中常见机械的功率,认识功率概念在生活中的广泛应用的价值,体会科技发展对生产生活的强大推动力,培养科学态度与责任. (4)由P=可知,当功的大小一定时,功率与时间成反比.(　 　) 提示:(1)吊车对坦克车做的功W=mgh, 功率P==;P瞬=Fv=mgv. 提示: (2)该过程中吊车的平均功率为 P===; 其瞬时功率为P瞬=Fv=(mg+ma)at. P= P= P= P= (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P=F或P=来计算. OA段 过程 分析 v↑⇒F=↓ ⇒a=↓ a=不变⇒ F不变 P=Fv↑ 直到P额=Fvm′ 运动 性质 加速度减小 的加速直线 运动 匀加速直线运动, 维持时间t1= AB段 过程 分析 F=f⇒a= 0⇒f= v↑⇒F=↓ ⇒a=↓ 运动 性质 以vm做匀速 直线运动 加速度减小的 加速直线运动 BC段 — F=f⇒a=0⇒ f=,以vm做 匀速直线运动 (1)汽车的最大速度vm的求法. 汽车做匀速运动时速度最大,此时牵引力大小F等于阻力大小f,故vm==. (2)匀加速启动时,做匀加速运动的时间t的求法. 牵引力F=ma+f,匀加速运动的最大速度vm′=,时间t=. (3)瞬时加速度a的求法.根据F=求出牵引力,则加速度a=. 【解析】 (1)设列车的牵引功率为P,列车所受阻力为f; 当加速度为a1=0.9 m/s2时, 速度为v1=2 m/s, 则有F1-f=Ma1,F1=, 当加速度为a2=0.1 m/s2时, 速度为v2=10 m/s, 则有F2-f=Ma2,F2=, 联立解得P=1×107 W,f=5×105 N. 【解析】 (2)当牵引力等于阻力时,列车的速度达到最大,则有vm===20 m/s. 【解析】 (1)当牵引力与阻力平衡时,汽车达到最大行驶速度,由P=F阻v2,得v2=, 解得v2=30 m/s. 【解析】 (2)根据P=Fv,结合牛顿第二定律F-F阻=ma, 可得v1=,解得v1=12 m/s. 【答案】 (4) m/s2 【解析】 (4)汽车速度为20 m/s时,已经达到额定功率 P=F′v, 根据牛顿第二定律有F′-F阻=ma′, 解得a′= m/s2. $