内容正文:
4.2功率
学生活动1:观看视频
活动说明:小谈(左)和小刘(右)将米提上半层楼高的过程中,做了三组实验。请同学们,观察每组实验。两位同学克服米的重力做功多少一样吗?做功时间一样吗?
三组实验中,小谈和小刘谁做功快?你是如何比较的?
做功相同,比较时间
时间相同,比较做功多少
做功和时间都不同,如何比较做功快慢?
小谈
小刘
一、功率
1、物理意义:
3、公式:
比值定义法
5、单位与换算:
瓦特(W) 、马力(已废)
2、定义:
4、功率是标量还是矢量?
表示力对物体做功快慢的物理量
功W跟完成这些功所用时间t的比值
标量
瓦特为蒸汽机的推广、使用做出了不可磨灭的重要贡献。有力的推动了社会的前进。恩格斯在《自然辨证法》中这样写道:“蒸汽机是第一个真正国际性的发明…瓦特给它加上了一个分离的冷凝器,这就使蒸汽机在原则上达到了现在的水平。”后人为了纪念这位伟大的英国发明家,把功率的单位定为“瓦特”。
瓦特
James Watt
1736-1819
你认为,小谈同学能用跑一层楼的较大
速度,跑完二十层楼吗?为什么?
人能以最大的速度跑完一层楼,此时人的输出功率是正常时的数十倍。跑完二十层楼的过程中,人不可能长时间超负荷运动。
小谈
正常人血压(可看作心脏压送血液的压强)的平均值约为1.5×104Pa,心脏每跳一次大约输送8×10-5m3的血液,心跳约每分70次,请你估测心脏工作的功率?
小提示:
1.心脏跳一次,时间多长?
答案:1.4w
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?
∆L
S
P
P
∆V
1、额定功率:机器长时间正常工作允许的功率,机器铭牌上的标称值。
2、实际功率:是指机器在工作中实际输出的功率。
二、额定功率和实际功率
注意:机器不一定总在额定功率下工作,机器正常工作时实际功率总是小于或等于额定功率,机器只能在短暂时间内实际功率略大于额定功率,但不允许长时间超过额定功率。
小资料
长时间运动时人的功率为数10W,优秀运动员可达1kW
长时间运动马的功率为数百瓦
鲸游动时功率可达350kW
小汽车的功率为数十千瓦至两百千瓦
万吨豪华游轮的功率可达1万kW以上
高速列车的功率可达数万kW
小谈同学全过程做功快慢相同吗?
三、平均功率和瞬时功率
1.平均功率:描述一段时间内做功的平均快慢
2.瞬时功率:表示在某一时刻做功的快慢
当 t →0时
当 t 表示一段时间
P表示平均功率
P表示瞬时功率
t
W
P=
推导公式:
s
t
当 t →0时,v表示瞬时速度,P表示瞬时功率
当 t 表示一段时间时,v表示平均速度,P表示平均功率
α代表F和v的夹角!
α
s
F t
α
1、求平均功率
2、求瞬时功率
(v是瞬时速度
a是F与v的夹角)
总结求功率的方法:
( 注意是哪一段时间内)
( 是平均速度
a是F与v的夹角)
t/s
x/m
0 1 2 3
离地高h处有一个质量为m的小球,比较下面几种情形中,小球落地时重力的瞬时功率大小(重力加速度为g)
(1)自由下落
(2)v0水平抛出
(3)2v0水平抛出
小提醒:计算功率时,不要忽略力和速度的夹角
计算重力功率时,通常找沿重力方向的速度
简化处理:质量为m=100 kg的大熊猫从倾角θ=37°的长滑梯上由静止开始下滑,大熊猫与滑梯间的动摩擦因数为μ=0,已知:sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,取g=10 m/s2,求:
(1)前2 s内重力做功的平均功率.
(2)2 s末重力做功的瞬时功率.
(3)第2秒内重力做功的平均功率
独立思考:某只熊猫下滑过程重力做功快慢情况?
37°
解:(1)前2s内的位移:
前2s内的平均功率:
(2)2s末的瞬时功率:
(3)前2s内的位移:
前2s内的平均功率:
简化处理:质量为m=100 kg的大熊猫从倾角θ=37°的长滑梯上由静止开始下滑,大熊猫与斜面间的动摩擦因数为μ=0,已知:sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,取g=10 m/s2,求:
(1)前2 s内重力做功的平均功率.
(2)2 s末重力做功的瞬时功率.
(3)第2秒内重力做功的平均功率.
37°
P = F v
汽车功率(发动机功率)
汽车的牵引力
汽车的瞬时速度
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?
3.小轿车行驶时受到的阻力要比一般的大卡车小得多,但有的小轿车的功率反而比大卡车大,为什么?
定功率启动
定加速度启动
雅西高速
课堂小结
额度功率
实际功