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

该高中物理课件以功率为核心知识点，通过快速爬楼与慢步上楼、两台起重机做功对比等生活实例导入，从做功多少自然过渡到做功快慢的描述需求，帮助学生建立功率概念，搭建从功到功率的知识支架。 其亮点在于结合“引体向上功率估算”实践活动和汽车启动模型分析，通过问题链引导科学推理与模型建构，培养学生物理观念和科学思维。学生能在实例中理解功率应用，教师可借助丰富案例提升教学效率。

大家都有这样的体会 ：快速爬楼会比慢步上楼更容易使人气喘吁吁。这两种情况下，人克服重力做相同的功，但快速爬楼所用时间比慢步上楼要少，这说明在快速爬楼的过程中，人体克服重力做功更快，对人体的心肺负担更重。那么，用什么物理量来描述做功的快慢呢？ 分析两台不同起重机的做功情况 F M 一台起重机在 1分钟 内把 1吨的货物提到预定的高度. 另一台起重机在 30秒 内用相同的力把 1吨的货物提到相同的高度. F M 3、做功的快慢用什么来表示？ 功率 提问： 1、两台起重机哪个做的功多？ 2、它们做功时有什么不同？ 做功一样多，但第一台做功用的时间是第二台的两倍，即第一台做功要慢些，第二台做功要快些。 功率 1. 定义: 功W跟完成这些功所用时间t的比值叫做功率（符号P） 2.物理意义: 反映了力对物体做功的快慢 3.定义式: 功率是标量 4.单位: 常用单位:千瓦(kW) 1W = 1J/s 1kW=1000W 瓦特(W) 4 W = Fx cosα (式中的α是力 F与速度v之间的夹角) F x v F α 5. 平均功率和瞬时功率 平均功率： 瞬时功率： 6. 额定功率与实际功率 额定功率：长时间正常工作允许的功率 实际功率：实际运行的功率，不允许长时间超过额定功率 P= Fvcosα 说明： 例如：1、汽车的功率就是汽车牵引力的功率 在日常生活中，我们经常说某台机器的功率，或某物体做功的功率，实际上是指某个力（牵引力）对物体做功的功率。 2、起重机吊起货物的功率就是钢绳拉力的功率 5 6 高 中 物 理 （ 必修2 ） 功率和机械效率 1、功率是描述物体做功快慢程度的物理量 2、机械效率是描述机械做功时有效利用率的物理量 1、关于功率，下列说法正确的是（ ） A.不同物体做相同的功，它们的功率一定相同 B.物体做功越多，它的功率就越大 C.物体做功越快，它的功率就越大 D.发动机的实际功率与额定功率可能相等，也可能不相等 CD 2、如图，分别用力F1、F2、F3将质量为m的物体由静止沿同一固定光滑斜面以相同的加速度从斜面底端拉到斜面的顶端，在此过程中，F1、F2、F3做功的功率大小关系是（    ） A．P1=P2=P3      B．P1＞P2=P3 C．P3＞P2＞P1        D．P1＞P2＞P3 A 3、将一质量为m的小球以初速度v0从倾角为θ的斜坡顶向外水平抛出，并落在斜坡上，那么当它击中斜坡时重力做功的功率是(　　) A．mgv0cot θ      B．mgv0tan θ      C．2mgv0cot θ    D．2mgv0tan θ 设速度与水平方向的夹角为∂ D 4、把A、B两相同小球在离地面同一高度处以相同大小的初速度v0分别沿水平方向和竖直方向抛出，不计空气阻力，如图所示，则下列说法正确的是(　　) A．两小球落地时速度相同 B．两小球落地时，重力的瞬时功率相同 C．从开始运动至落地，重力对两小球做的功相同 D．从开始运动至落地，重力对两小球做功的平均功率相同 C 5、如图所示，细线的一端固定于O点，另一端系一小球。在水平拉力作用下，小球以恒定速率在竖直平面内由A点运动到B点。在此过程中拉力的瞬时功率变化情况是(　　) A．逐渐增大 B．逐渐减小 C．先增大，后减小 D．先减小，后增大 A 6、某大瀑布的平均水流量为5900m3/s，水的落差为50m。已知水的密度为1.00×103kg/m3。在大瀑布水流下落过程中，重力做功的平均功率约为（ ） A．3×106W B．3×107W C．3×108W D．3×109W D 人的心脏每跳一次输送的血液看做长为L，截面积为s的液柱，心脏每跳一次需做的功为W=FL=psL=p△V，心跳每分钟70次，则心脏工作的平均功率为： P= = 7、人的心脏每跳一次大约输送8×10-5m3的血液，正常人的血压（可看做心脏输送血液的压强）的平均值约为1.5×104Pa, 心脏每分钟跳70次，据此估计心脏工作的平均功率为_____W nW t 70×1.5×104×8×10-5W 60 小提示： 1.心脏跳一次，时间多长？ 3.建立模型：可以将心脏输出血液与气筒等压打气相类比 2.心脏跳一次，对血液做多少功？ =1.4 W BD l 9、如图所示，长为l、质量忽略不计的水平细线，一端用手握住绕水平桌面的中心O做半径r、角速度ω的匀速圆周运动，运动过程中绳始终与圆r相切，绳的另一端连着质量为m的小球，现在它恰好也能在以O为圆心的大圆在桌面上运动。设球与桌面间有摩擦，求: （1）手为细线提供的功率P （2）小球与桌面之间的动摩擦因数μ P = F· v 汽车功率（发动机输出功率） 汽车的牵引力 汽车的瞬时速度 思考 1.人沿盘山公路往上骑车的速度通常要比在水平路面上慢些，试用P=Fv解释这一现象。 2.汽车上坡时，司机常会加大油门和降低速度，这样做的目的是什么？ 雅西高速 两种机车启动方式 1．恒定功率启动 机车运动过程受到的阻力f不变，启动过程分析如下： 运动性质：做加速度逐渐减小的变加速直线运动，直至匀速直线运动. F   a   2．恒定加速度启动 机车运动过程受到的阻力f不变，启动过程分析如下： 运动性质：先做匀加速直线运动，后做加速度逐渐减小的变加速直线运动，直至匀速直线运动. F   a   3.重要关系式 (1)无论哪种启动过程，机车的最大速度都等于其匀速运动时的速度，即vm＝ 。 (2)机车以恒定加速度启动时，匀加速过程结束后功率最大，速度不是最大，即v＝ <vm＝ 。 (3)恒定功率下的启动过程一定不是匀加速，匀变速直线运动的公式不适用了，这种加速过程发动机做的功可用W＝Pt计算，不能用W＝Fx计算(因为F为变力)。 (4)以恒定牵引力加速时的功率一定不恒定，这种加速过程发动机做的功常用W＝Fx计算，不能用W＝Pt计算(因为功率P是变化的)。 10、一汽车的额定功率是120kW，从车站开出后加速行驶，在水平路面上行驶途中受到的阻力可视为保持不变，大小为1600N，求该汽车在水平路面上行驶的最大速度。 若该车的质量m=1400kg，从静止开始以a=1m/s2的加速度做匀加速启动，这个过程能维持多长时间？ 75m/s 11.一汽车在平直公路上行驶。从某时刻开始计时，发动机的功率P随时间t的变化如图所示。假定汽车所受阻力的大小f 恒定不变。下列描述该汽车的速度v随时间t变化的图像中，可能正确的是( ) A 12.汽车发动机的额定功率为P1，它在水平路面上行驶时受到的阻力f大小恒定，汽车在水平路面上由静止开始做直线运动，最大车速为v。汽车发动机的输出功率随时间变化的图象如图所示。则( ) A.汽车开始时做匀加速运动，t1时刻速度达到v，然后做匀速直线运动 B.汽车开始时做匀加速直线运动，t1时刻后做加速度逐渐减小的直线运动，速度达到v后做匀速直线运动 C.汽车开始时牵引力逐渐增大，t1时刻牵引力与阻力大小相等 D.汽车开始时牵引力恒定，t1时刻牵引力与阻力大小相等 B 13.一辆测试性能的小轿车从静止开始沿平直公路行驶，其牵引力F与车速倒数-的关系如图所示已知整车质量(包括司机)为1400kg，行驶过程中阻力大小恒定，则以下说法不正确的是 A.汽车额定功率为80kW B.行驶过程中阻力大小为1800N C.汽车匀加速阶段的加速度大小为3m/s2 D.汽车匀加速阶段持续时间为5s E.汽车速度达到18m/s只需用时6s F.汽车速度达到18m/s时的加速度为m/s AE 14.如图所示为汽车由静止开始沿平直公路行驶的加速度和车速倒数的关系图像。若汽车质量为2×103 kg，且行驶中阻力恒定，最大车速为30 m/s，则(　　) A.汽车匀加速阶段的位移为25m B.汽车所受阻力为2×103 N C.汽车在车速为15m/s时，功率为9×104 W D.汽车在车速为20m/s时，加速度为1m/s2 AB 8、质量为m的物体静止在光滑水平面上，从t＝0时刻开始受到水平力的作用力的大小F与时间t的关系如图所示，力的方向保持不变，则 (　　) A．3t0时刻的瞬时功率为eq \f(5F02t0,m) B．3t0时刻的瞬时功率为eq \f(15F02t0,m) C．在t＝0到3t0这段时间内，水平力的平均功率为eq \f(23F02t0,4m) D．在t＝0到3t0这段时间内，水平力的平均功率为eq \f(25F02t0,6m) 解析：根据F­t图线，在0～2t0时间内的加速度a1＝eq \f(F0,m) 2t0时刻的速度v2＝a1·2t0＝eq \f(2F0,m)t0 在2t0～3t0时间内的加速度a2＝eq \f(3F0,m) 3t0时刻的速度v3＝v2＋a2t0＝eq \f(5F0,m)t0 故3t0时刻的瞬时功率P3＝3F0v3＝eq \f(15F02t0,m) 0～2t0时间内位移x1＝eq \f(v2,2)·2t0＝eq \f(2F0,m)t02，故F0做的功W1＝F0x1＝eq \f(2F02,m)t02 在2t0～3t0时间内位移x2＝eq \f(v2＋v3,2)·t0＝eq \f(7F0t02,2m) 故3F0做的功W2＝3F0·x2＝eq \f(21F02t02,2m) 因此在0～3t0时间内的平均功率P＝eq \f(W1＋W2,3t0)＝eq \f(25F02t0,6m) $