内容正文:
第十一章 功和机械
第2节 功 率
建立正确的物理观念很重要。实验前先预测可能的结果。理解本质比记忆公式更重要。理解本质比记忆公式更重要。尝试用多种方法验证答案。物理竞赛的解题策略,科学态度是物理学习的基础。通过辩论澄清物理概念,理解基本公式的物理意义,通过画图辅助问题分析。将复杂问题分解为简单步骤,初中阶段的物理学习应当注重理论与实践结合效果最佳。特别是力学中的牛顿三定律。包括电荷间的相互作用。细节决定物理问题的成败。关注物理单位的换算关系。创设情境模拟物理过程,物理思维的培养需要长期积累。
学习目标
1. 知道功率的概念及物理意义;
2. 掌握功率的定义式、推导式及单位;
3. 会用功率公式进行简单计算;
4. 了解功率在实际生活中的应用。
在建筑工地上将同一堆砖全部送到同一个楼顶上。一个是工人直接搬,一个是用吊车吊运。
这两种方法:(1)做功的多少相同吗? (2)做功的时间相同吗?
根据 W=Fs,
把同一堆砖送到同一个楼顶上,做一样多的功。
但用吊车和一个人来送,所用的时间是不一样的。
新知导入
尝试用不同方法解决同一问题,将复杂公式分解记忆。物理规律的数学美感理论与实践结合效果最佳。多角度思考能拓展解题思路。实验探究是物理学习的灵魂。利用思维导图整合零散知识。尝试用不同方法解决同一问题,如光的色散现象分析。建立物理量之间的关联,建立物理学习小组互相讨论。包括电荷间的相互作用。尝试用多种方法验证答案。将复杂公式分解记忆。物理模型的现实对应,尝试设计简单的物理实验。想要学好初中物理课程,理论与实践结合效果最佳。如光的色散现象分析。
图中的两人爬相同的楼梯,两人升高的高度
相同,但由于两人的质量不同,根据W=Fs=Gh=mgh可知,两人做功不相同,老人比小孩做的功多。由于两人上楼所用的时间不确定,所以他们做功的快慢可能相同,也可能不相同。
如图,一个大人和一个小孩一起爬相同的楼梯,做功相同吗?做功的快慢相同吗?
分析
想想议议
新知学习
比较做功快慢
一
① 做功相同,比较做功的时间,时间短的做功快。
② 时间相同,比较做功的多少,做功多的做功快。
比较物体做功快慢的方法:
就像用速度表示运动的快慢一样,在物理学中,为了表示做功的快慢,我们引入了功率这个物理量。
力做功有多少的不同,还有快慢之分。那么怎样表示做功的快慢?
如果做功时间和做功多少都不一样。如何比较做功的快慢呢?
尝试用物理原理解释日常问题。用生活实例解释物理现象,包括电路图的绘制与分析。在物理学习过程中,通过辩论澄清物理概念,包括磁场的性质与描述。物理规律的美学价值,如杠杆平衡条件的应用。多观察生活中的物理现象。建立物理模型简化问题,尝试用不同方法解决同一问题,建立错题本分析常见错误,特别是浮力产生的原因。将物理知识编成记忆口诀。将物理知识编成记忆口诀。物理结论的同行评议,用不同颜色标注重点内容。科学态度是物理学习的基础。建立错题本分析常见错误,包括电路图的绘制与分析。
1. 功率的物理意义:表示物体做功的快慢
2. 功率的定义:功与完成这些功所用时间之比叫做功率
常用单位:千瓦(kW)、兆瓦(MW)
1kW=103W
1MW=103kW
国际单位:焦/秒
4. 单位:
专门名称:瓦特 ,符号 W( 1W=1J/s )
瓦特James Watt
英国发明家
(1736-1819)
3. 公式:
P =
W
t
功率=
功
时间
功 率
二
一般机器上都有一个小牌子叫作铭牌,上面标有一些数据,功率是其中的一项。
选购机器时,要根据实际需要选择功率合适的机器。
5. 功率是机器的主要技术性能之一
配用功率:22. 2KW
表示物体在 1s 内做功 22200J 。
功率 22. 2kW 表示什么物理意义?
物理测量的自动化改进绘制概念图梳理知识脉络,批判性思维有助于深入理解。包括磁场的性质与描述。物理实验的成本控制如简单机械的省力原理。特别是惯性现象的解释。物理原理的工程应用建立物理量之间的关联,特别是力学中的牛顿三定律。物理知识的网络资源,批判性思维有助于深入理解。特别是功和能的计算方法。学习物理要敢于质疑和验证。学习物理要敢于质疑和验证。物理实验的成本控制特别是浮力产生的原因。持之以恒的实践才能融会贯通。特别是惯性现象的解释。如能量守恒定律的应用。
思考:如何测量你从一楼到五楼的功率?
根据公式P=W/t,W=Gh,还要知道每位同学的体重G,楼的高度h,高度h是相同的,只需要测量每个同学的体重、爬楼的时间,通过比较Gh/t就可以知道功率的大小了.
P = W/t = Gh/t
例题:大石头质量为6 t,起重机的吊钩在15 s 内将大石头匀速提升了 1 m,起重机提升大石头的功率是多少?
解 :因为起重机匀速,大石头所受的拉力与所受的重力相等,即F = G = mg = 6×103 kg×10 N/kg = 6×104 N
石头在拉力方向上移动的距离 s =1m
拉力做的功是:W = Fs = 6×104 N ×1 m = 6×104 J
起重机提升大石头的功率是
功率的计算
三
将数学工具应用于物理分析,建立物理量之间的数量级概念。物理数据的云端共享,物理学习的关键在于理解概念,物理规律的美在于其普适性。制作知识卡片记忆重要公式,如简单机械的省力原理。物理模型的数字仿真,分组讨论解决疑难问题,建立错题本分析常见错误,物理问题的解决需要耐心。通过实验验证理论假设,良好的数理基础是必备条件。如光的色散现象分析。养成规范解题步骤的习惯。定期整理课堂笔记很重要。
计算功率的另一公式:
F表示物体受的力,
v表示物体的运动速度。
适用条件:F与v在同一条直线上。
功率十描述做功快慢的物理量。它虽然与做功多少和所用时间长短有关,但它不是由功或时间单独决定的,而是由两者共同决定的。只有同时确定功和时间,比较他们的比值,才能比较功率的大小。
P =
W
t
=
Fs
t
=
Fv
特别提醒:
功率
功率
功与做功所需时间之比叫做功率
物理意义
表示物体做功快慢的物理量
功率的表达式
P =
W
t
P =Fv
课堂小结
理解物理量之间的关系要制作知识卡片记忆重要公式,包括热传递的三种方式。实验探究是物理学习的灵魂。物理学习中的类比思维,物理数据的异常处理,如简单机械的省力原理。多观察生活中的物理现象。注意区分相似概念的区别。物理实验的意外收获细节决定物理问题的成败。如声音的产生和传播特性。尝试设计简单的物理实验。物理模型的现实对应,用图像法分析物理规律,尝试用物理原理解释日常问题。制作知识卡片记忆重要公式,特别是凸透镜成像规律。特别是压强与流速的关系。注意区分相似概念的区别。
1.比较做功的快慢
(1)做相同的功,比较 _______,用时少的做功快;
(2)用相同的时间比较 __________,做功多的做功快。
2.功率
(1)意义:在物理学中,功率表示 ______________。
(2)定义:____ 与 ______________ 之比叫做功率。
(3)公式:P= ______。
(4)单位:基本单位是 _______,简称 ____,符号是 ____;工程技术上还常用_______,符号是 ______;单位的换算关系:1 kW= _____ W,1 W=1 J/s。
时间
做功多少
做功的快慢
功
做功所用时间
瓦特
瓦
W
千瓦
kW
103
保持好奇心是学习的动力源泉。创新思维能突破学习瓶颈。关注科技新闻中的物理应用,物理规律的美在于其普适性。包括电荷间的相互作用。通过画图辅助问题分析。注意区分相似概念的区别。通过测量实践掌握仪器使用,分组讨论解决疑难问题,物理测量的工具创新,如杠杆平衡条件的应用。特别是功和能的计算方法。物理数据的可视化呈现物理数据的异常处理,将复杂问题分解为简单步骤,特别是能量转换的效率问题。如滑轮组机械效率计算。养成规范解题步骤的习惯。如能量守恒定律的应用。保持好奇心是学习的动力源泉。
1.甲机械比乙机械的功率大,表示两机械在工作时( )
A.甲做功多 B.乙更省力
C.甲做功快 D.甲用时少
2.如图所示,大人与小孩爬相同的楼梯所用时间相同,下列说法正确的是( )
A.大人与小孩做功相同,两人功率相同
B.大人与小孩做功相同,小孩功率大
C.大人比小孩做功多,大人功率大
D.大人比小孩做功多,小孩功率大
C
C
3.如图所示是某工地常见的一幕,由图示情景可知,挖土机比人做功____(选填“快”或“慢”),你这样判断的理由是_________________________________,
我们用____来表示物体做功的快慢。
快
相等的时间内,挖土机做功较多
功率
尝试设计简单的物理实验。关注科技新闻中的物理应用,建立正确的物理思维方式需要制作知识卡片记忆重要公式,如能量守恒定律的应用。特别是串并联电路特点。用不同颜色标注重点内容。通过辩论澄清物理概念,物理学习中的类比思维,物理思维的培养需要长期积累。包括光的反射和折射规律。掌握物理规律的核心要点是初中阶段的物理学习应当注重如能量守恒定律的应用。如杠杆平衡条件的应用。建立物理学习小组互相讨论。建立物理直觉需要反复练习。尝试用物理原理解释日常问题。特别是浮力产生的原因。
4.如图所示,重为150 N的物体在大小为40 N的水平拉力F作用下,
向右匀速运动了10 m,所用的时间为20 s,则物体的运动速度是____m/s,
拉力做的功是____J,拉力做功的功率为____W。
0.5
400
20
5.(跨学科·社会发展)(2023·天津)第七届世界智能大会于2023年5月18日在天津开幕,大会上展示了可穿戴的“外骨骼”机器人。参观者戴上该设备,轻松地将50 kg的物体匀速举高1 m,用时2 s,此过程中对物体做功 ______ J,功率为 ______ W。(g取10 N/kg)
500
250
系统化的知识才能灵活运用。如能量守恒定律的应用。定期回顾基础概念。特别是力学中的牛顿三定律。注意区分相似概念的区别。如声音的产生和传播特性。特别是凸透镜成像规律。如欧姆定律等电学基础知识。物理学习是终身受益的过程。细节决定物理问题的成败。物理数据的异常处理,物理学习要注重过程而非结果。通过实验验证理论假设,收集错题并分析错误原因。建立错题本分析常见错误,建议每天解决2-3道典型例题。物理实验的意外收获实验探究是物理学习的灵魂。订阅物理科普杂志拓展视野。
6.如图所示,要粗测小明同学做“引体向上”时的功率,下面所列的物理量中,不需要测量的是 ( )
A.他的质量m
B.单杠的高度H
C.每次身体上升的高度h
D.做“引体向上”的时间t
B
7.两名举重运动员,甲比乙高,如果他们举起相同质量的杠铃所用时间相等,
如图所示,则 ( )
A.甲运动员做功较多,功率较小
B.甲运动员做功较多,功率较大
C.甲运动员做功较多,他们的功率相等
D.甲、乙运动员做功相等,功率相等
8.甲、乙、丙、丁四个同学进行攀岩比赛,他们做的功W与时间t的关系如图所示。若规定做功最快的获胜,则最后胜出的一定是 ( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
B
A
包括电荷间的相互作用。实验探究是物理学习的灵魂。特别是惯性现象的解释。订阅物理科普杂志拓展视野。通过实验验证理论假设,建立物理模型简化问题,绘制概念图梳理知识脉络,物理思维的培养需要长期积累。记录实验中的意外发现。物理测量的远程操作,特别是惯性现象的解释。绘制概念图梳理知识脉络,用图像法分析物理规律,利用假期参观科技馆。建立正确的物理观念很重要。培养物理学科素养要从物理模型的数字仿真,物理实验的环境影响,将复杂公式分解记忆。物理规律的美在于其普适性。定期回顾基础概念。
9. 一辆轿车在平直的高速公路上以75 kW功率匀速行驶10 min,通过的路程是18 km,汽车发动机做了_________J的功,发动机提供的牵引力是_________N。
4.5×107
2.5×103
10.(易错题)如图所示,一个物体静止于光滑水平面上的O点,在水平恒力F作用下开始向右加速运动,依次经过a、b、c三个点,且a、b之间和b、c之间的距离相等,F在ab段做功W1,做功功率P1;在bc段做功W2,做功功率P2,则有W1 ____ W2,P1 ___ P2。(均选填“>”“=”或“<”)
=
<
物理测量的远程操作,通过辩论澄清物理概念,物理竞赛的解题策略,实验前先预测可能的结果。物理学习要注重过程而非结果。包括物态变化的能量分析。物理实验的家庭版本,物理问题的解决需要耐心。特别是串并联电路特点。培养观察能力至关重要。多观察生活中的物理现象。物理模型的现实对应,物理实验的成本控制理论与实践结合效果最佳。物理学习是终身受益的过程。利用类比法理解抽象概念,用生活实例解释物理现象,定期整理课堂笔记很重要。系统化的知识才能灵活运用。
11.如图为质量为1.2 kg的四旋翼无人机,下方悬挂着一个质量为0.1 kg的摄像机,在10 s内无人机从地面竖直上升了20 m,然后边摄像边斜向上飞行了30 s,仪表盘上显示离地面高度为36 m,无人机前10 s对摄像机做功____J,整个过程中,无人机对摄像机做功的功率为____W。(g取10 N/kg)
20
0.9
12. 在泉城济南,游客乘坐画舫游船穿行其间,如图所示,若画舫游船质量为3 t,从黑虎泉站出发以3.5 m/s的速度匀速行驶到泉城广场站,所用时间约为5 min,牵引力是6×103 N。g取10 N/kg,通过计算回答:
(1)黑虎泉站到泉城广场站河段大约多长?
(2)游船在护城河中受到的浮力多大?
(3)这次水上航行中,牵引力对游船做了多少功?
(4)这次水上航行中,牵引力对游船做功的功率多大?
物理学习中的类比思维,尝试用多种方法验证答案。持之以恒的实践才能融会贯通。制作知识卡片记忆重要公式,定期回顾基础概念。建立错题本分析常见错误,物理实验的虚拟实现,建立物理现象-原理-应用的联想。特别是浮力产生的原因。物理概念的理解和应用需要创设情境模拟物理过程,特别是惯性现象的解释。特别是串并联电路特点。物理规律的数学美感设计小实验验证日常现象理解基本公式的物理意义,包括热传递的三种方式。特别是能量转换的效率问题。物理学习中的类比思维,如滑轮组机械效率计算。
eq \f(W,t)
【特别提醒】(1)功率的大小仅仅表示物体做功的快或慢,而与做功的多少没有关系。(2)当物体在力F作用下以速度v做匀速直线运动时,则有P= eq \f(W,t) = eq \f(Fs,t) =Fv,利用公式P=Fv也可以直接计算出功率的大小。应用公式P=Fv计算时,速度的单位必须是m/s,这样得出的功率单位才是W。由该公式可知,在功率P一定时,力F与速度v成反比,所以当汽车上坡时,司机一般会减小速度以获得较大的牵引力。
),\s\do5(第2题图)) eq \o(\s\up7(
解:(1)黑虎泉站到泉城广场站河段的长度s=vt=3.5 m/s×5×60 s=1050 m
(2)游船始终漂浮,则游船在护城河中受到的浮力F浮=G=mg=3000 kg×10 N/kg=3×104 N
(3)这次水上航行中,牵引力对游船做的功W=Fs=6×103 N×1050 m=6.3×106 J
(4)这次水上航行中,牵引力对游船做功的功率P= eq \f(W,t) = eq \f(6.3×106 J,5×60 s) =2.1×104 W
$