高中物理人教版 (新課標(biāo))必修23.功率學(xué)案-學(xué)案下載-教習(xí)網(wǎng)

7．3 功率新課導(dǎo)航一、功率 1．在物理學(xué)中做功的快慢用表示，功W跟完成這些功所用時間t的比值叫做功率。 2．公式：。 3．功率的單位：在國際單位制中，功率的單位是瓦特，簡稱瓦，符號W，1W= 。 4．功率的理解： (1)是功率的定義式，是采用“比值法”來定義功率這個物理量的。 (2)在日常生活中，我們經(jīng)常說某臺機(jī)械的功率，或某個物體做功的功率，實際上功率是指某個力對物體做功的功率。例如：汽車的功率就是指汽車牽引力的功率，起重機(jī)吊起貨物的功率就是鋼繩拉力的功率。 (3)公式計算出的功率為t時間內(nèi)的功率，是一個平均功率，平均功率能粗略地描述力在一段時間內(nèi)做功的快慢。二、額定功率和實際功率額定功率是指電動機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等動力機(jī)械正常條件下可以長時間工作的功率，實際輸出功率往往小于這個數(shù)值。但在特殊情況下，如汽車越過障礙時，可以讓實際功率短時間大于額定功率，否則容易損壞機(jī)器。三、功率與速度某物體在一個大小為F、方向與水平方向成α角的拉力作用下，讓物體在水平面上以速度v做勻速運(yùn)動時，則力F對物體功的功率是多大？由上面得出的結(jié)論可知，當(dāng)力和物體的運(yùn)動方向相同時，上式簡化為即：一個力對物體做功的功率，等于這個力與受力物體運(yùn)動速度的乘積。說明：（1）由于這一公式是由功的公式推導(dǎo)出來的，同樣出只能計算恒力做功的功率；在力與運(yùn)動方向相同的情況下，簡化為，使用時也應(yīng)滿足力的方向和運(yùn)動方向相同這一條件。（2）在公式中，若v是物體的平均速度，P就是對應(yīng)時間t內(nèi)的，若v是物體的瞬時速度，P就是對應(yīng)這一時刻的。（3）在交通工具中，發(fā)動機(jī)的功率就是發(fā)動機(jī)提供的牽引力的功率。思考討論：設(shè)汽車在行駛時發(fā)動機(jī)功率不變。 (1)為什么在平坦的馬路上比在十分粗糙的路面上行駛得快? (2)為什么在同一路面上不載貨比載貨時行駛得快? (3)為什么汽車上坡的時候，司機(jī)必須換低速擋? 四、汽車的兩種起動模式：當(dāng)汽車從靜止開始沿水平面加速運(yùn)動時，有兩種不同的加速過程，但分析時采用的基本公式都是P=Fυ和F-f=ma。 ①恒定功率的加速。由公式P=Fυ和F-f=ma知，由于P恒定，隨著υ的增大，F(xiàn)必將減小，a也必將減小，汽車做加速度不斷減小的加速運(yùn)動，直到F=f，a=0，這時υ達(dá)到最大值?？梢姾愣üβ实募铀僖欢ú皇莿蚣铀佟＿@種加速過程發(fā)動機(jī)做的功只能用W=Pt計算，不能用W=Fs計算（因為F為變力）。 ②恒定牽引力的加速。由公式P=Fυ和F-f=ma知，由于F恒定，所以a恒定，汽車做勻加速運(yùn)動，而隨著υ的增大，P也將不斷增大，直到P達(dá)到額定功率Pm，功率不能再增大了。這時勻加速運(yùn)動結(jié)束，其最大速度為，此后汽車要想繼續(xù)加速就只能做恒定功率的變加速運(yùn)動了?？梢娨院愣恳铀贂r功率一定不恒定。這種加速過程發(fā)動機(jī)做的功只能用W=F?s計算，不能用W=P?t計算（因為P為變功率）。要注意兩種加速運(yùn)動過程的最大速度的區(qū)別。你能畫出汽車在兩種模式的起動過程中，速度隨時間變化的圖像嗎？精講精練知識點(diǎn)1 平均功率與瞬時功率的計算 [例1] 質(zhì)量m=3 kg的物體，在水平力F=6 N的作用下，在光滑水平面上從靜止開始運(yùn)動，運(yùn)動時間t=3 s。求： (1)力F在3 s內(nèi)對物體所做的功； (2)力F在3 s內(nèi)對物體所做功的平均功率； (3)在3 s末力F對物體做功的瞬時功率．知識點(diǎn)2 汽車兩種起動模式的有關(guān)計算 [例2] 汽車的質(zhì)量為m=6.0×103 kg，額定功率為Pm=90 kW，沿水平道路行駛時，阻力恒為重力的0.05倍(取g=10 m/s2)。求： (1)汽車沿水平道路勻速行駛的最大速度； (2)若汽車以額定功率起動，當(dāng)汽車的速度為10 m/s時，汽車運(yùn)動的加速度； (3)設(shè)汽車由靜止起勻加速行駛，加速度為a=0.5 m/s2，求汽車維持這一加速度運(yùn)動的最長時間。教材補(bǔ)充研究汽車的功率和速度在司機(jī)的指導(dǎo)下，觀察汽車并了解下面的問題或其他你感興趣的問題。 1．觀察汽車的銘牌，了解汽車發(fā)動機(jī)的功率等主要參數(shù)。 2．觀察汽車的駕駛室(如圖所示)，了解駕駛臺上有哪些儀表，它們的用途是什么?怎樣讀取儀表上的數(shù)據(jù)。 3．了解司機(jī)在什么情況時要換擋，他是怎樣通過換擋來變速的?你所參觀的汽車采用的是無級變速還是分擋變速?汽車變速系統(tǒng)的基本物理原理是什么? 4．請教司機(jī)，在什么情況時要加大油門，在什么情況下要減小油門。 5．觀察司機(jī)啟動汽車的過程。盡可能用你所學(xué)的物理知識分析你所了解的問題，并將你的體驗與分析過程寫成調(diào)查報告。如果有條件，最好用照相機(jī)拍攝有關(guān)的照片，加以說明。課內(nèi) 訓(xùn) 練學(xué)海泛舟 1．某汽車上標(biāo)有其內(nèi)燃機(jī)的功率是“100 kW”字樣，則該功率表示汽車的 ( ) A．額定功率 B．實際功率 C．瞬時功率 D．平均功率 2．質(zhì)量為5 t的汽車在水平路面上由靜止以加速度a=2 m／s2開始做勻加速直線運(yùn)動，所受的阻力是1.0×103N，則汽車啟動后第1 s末發(fā)動機(jī)的瞬時功率是 ( ) A．2 kW B．11 kW C．20 kW D．22 kW 3．下列說法正確的是（） A．機(jī)器的額定功率是不變的，而實際功率經(jīng)常變動 B．機(jī)器必須始終以額定功率運(yùn)行 C．實際功率可以大于額定功率，但不能長時間大于 D．額定功率是機(jī)器正常工作的最小功率 4．質(zhì)量為m的物體沿光滑斜面由靜止開始下滑，斜面的傾角為。當(dāng)它在豎直方向下降h高度時，重力的即時功率為（） A. B. C. D. 5．汽車在水平路面上行駛，下列情況下可以斷定汽車的牽引功率保持恒定的是（） A．牽引力恒定 B．速度與阻力恒定 C．加速度恒定 D．加速度與阻力恒定 6．某型號汽車發(fā)動機(jī)的額定功率是60 kw，在水平路面上行駛時受到的阻力是1500N，求發(fā)動機(jī)在額定功率下汽車勻速行駛速度。在同樣的阻力下，如果行駛速度只有54km／h，發(fā)動機(jī)的實際功率是多少？課外探究 1. 關(guān)于功率，以下說法中正確的是（） A. 根據(jù)可知，機(jī)械做功越多，其功率越大 B. 根據(jù)P=Fv可知，汽車的牽引力一定與速率成反比 C. 由可知，只要知道某段時間內(nèi)機(jī)械所做的功，就可求這段時間內(nèi)任一時刻的功率 D. 由P=Fv可知，當(dāng)發(fā)動機(jī)功率一定時，交通工具的牽引力與運(yùn)動速率成反比 2．汽車上坡時，司機(jī)必須換檔，其目的是（） A．減小速度，得到較小的牽引力 B．增大速度，得到較小的牽引力 C．減小速度，得到較大的牽引力 D．增大速度，得到較大的牽引力 3．同一恒力按同樣方式施于物體上，使它分別沿著粗糙水平地面和光滑水平地面移動相同一段距離時，恒力的功和平均功率分別為、和、，則二者的關(guān)系是（） A．、 B．、 C．、 D．、 4．從同一高度以不同的水平初速度做平拋運(yùn)動的同一物體在落到地面上時（） A．落地時重力的瞬時功率相同 B．運(yùn)動全過程中重力做的功相同 C．落地時速度相同 D．運(yùn)動全過程中重力的平均功率相同 5．如圖所示，質(zhì)量m=2 kg的木塊在傾角θ=37°的斜面上由靜止開始下滑，木塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為0.5。(sin 37°=O.6, COS 37°=O.8，g取10 m／s2)。求： (1)前2 s內(nèi)重力做的功； (2)前2 s內(nèi)重力的平均功率； (3)2 s末重力的瞬時功率。 7．3 功率精講精練 [例1] [思路分析] （1）由牛頓第二定律得 m/s2 物體在3 s內(nèi)的位移為 m 由功的計算公式，物體在3s內(nèi)做的功為 J （2）由功率的定義式得，物體3s內(nèi)的功率為 W=18 W （3）由勻變速運(yùn)動的規(guī)律，物3 s末的速度為 m/s 由得，3 s末的瞬時功率為 W 答案：（1）54 J；（2）18 W ；（3）36 W [例2] [思路分析] （1）汽車達(dá)到最大速度做勻速運(yùn)動時F-0.05mg=0┄┄① 汽車的額定功率Pm=Fυm┄┄② 代入數(shù)據(jù)得υm=30 m/s。（2）汽車以額定功率起動時，當(dāng)速度為10 m/s時汽車的牽引力為 N 由牛頓第二定律得，汽車速度為10 m/s的加速度 1 m/s2 （3）汽車勻加速行駛時，動力學(xué)方程為F-0.05mg=ma┄┄③ 汽車的瞬時功率為P=Fυ┄┄④ 汽車的瞬時速度為υ=at┄┄⑤ 要求瞬時功率小于或等于額定功率P≤Pm┄┄⑥ 代入數(shù)據(jù)得t≤30s┄┄⑦. 答案：（1）30 m/s；（2）1 m/s2 ；（3）30s。課內(nèi)訓(xùn)練 1．A 2．D 3．AC 4．D 5．B 6．40 m/s； 22.5 kW 課外探究 1．D 2．C 3．B 4．ABD 5．（1）前兩秒內(nèi)重力做的功為48 J；（2）前兩秒內(nèi)重力做功的平均功率為24 W；（3）2 s末重力的瞬時功率為48 W。

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