資源簡介

(共34張PPT)
第二節 功率
高中物理魯科版（2019）必修第二冊
教學課件
Teaching Courseware
20XX.XX.XX
第一章 功和機械能
PART.1
PART.2
PART.3
PART.4
素養目標
新課講解
新課導入
經典例題
目錄
CONTENTS
PART.2
PART.4
課堂練習
課堂小結
素養目標
1.理解功率概念及額定功率和實際功率的定義。
2.能利用公式P = Fv進行相關的計算。
3.掌握汽車實際運動過程中涉及功率的相關問題分析。
新課導入
在生產生活中，人們不僅關注做功的多少還關注做功的快慢。例如，要開挖一條隧道，我們可以采用什么辦法挖通呢？借助挖掘機挖土比直接用人工挖土做功快得多。
本節我們將在初中物理的基礎上進一步深化對功率的認識。
用挖掘機挖土
新課講解
New lesson explanation
（1）一臺起重機甲在 1min 內把1噸的貨物勻速提到預定的高度。另一臺起重機乙在 30s 內把1噸的貨物勻速提到相同的高度。
F
1min
F
30s
哪一個做功快呢？
做功相同，時間越短，做功越快
新課講解
（2）一臺起重機甲在 30s 內把1噸的貨物勻速提高了10m。另一臺起重機乙在 30s 內把1噸的貨物勻速提高了5m。
哪一個做功快呢？
F
10m
F
5m
時間相同，做的功越多，做功越快
新課講解
新課講解
一、功率
1.定義：做功的快慢不僅與做功的多少有關，還與做這些功所耗費的時間有關。
物理學中將力所做的功 W 與完成這些功所用的時間 t 之比，稱為功率，用符號 P 表示。
2.公式：
P ＝
3.單位：瓦特，簡稱瓦，符號是W，1W＝1J/s
常用千瓦（kW）作為功率的單位，1kW＝1000W。
4.物理意義：反映力對物體做功的快慢。
5.功率是標量
同時這個公式變形后給我們提供了一種求功的方法，即 W=pt
新課講解
長時間運動時人的功率為數10W，優秀運動員可達1kW
長時間運動馬的功率為數百瓦
鯨游動時功率可達350kW
小汽車的功率為數十千瓦至兩百千瓦
高速列車的功率可達數萬kW
萬噸豪華游輪的功率可達1萬kW以上
生活中的功率
新課講解
短跑運動員能否用100m短跑的速度來完成5000m的賽跑路程呢？
短跑運動員在100米賽跑中，時間不過是十幾秒，此時運動員的輸出功率是正常時的數十倍，已經超負荷了，運動在5000米的長跑運動中，運動員不可能長時間超負荷運動。
這種現象說明了什么問題？
新課講解
二、額定功率與實際功率
1.額定功率：是指機器正常工作時的最大輸出功率，也就是機器銘牌上的標稱值。
2.實際功率：是指機器在工作中實際輸出的功率（機器不一定在額定功率下工作）。
3.機器不一定在額定功率下工作，機器正常工作時實際功率總是小于或等于額定功率，機器只能在短暫時間內實際功率略大于額定功率，但不允許長時間超過額定功率。
新課講解
例如，汽車爬陡坡時，如果要保持較大速度，實際功率就可能超過額定功率，這對動力機械有害，要盡量避免。汽車在平直公路上緩慢勻速行駛時，實際功率就往往小于額定功率。
那么在機車啟動和運行過程中，發動機的功率是指的牽引力的功率還是合外力的功率
應該是指的牽引力的功率，因為發動機是提供牽引力的。
在日常生活中，我們經常說某臺機器的功率，或某物體做功的功率，實際上是指某個力對物體做功的功率。
新課講解
一些機械的功率見表
機械的功率表示其做功的快慢。從表中可以看出，隨著社會的發展和技術的進步，一些同類型機械的功率越來越大，表示其做功越來越快，即在同樣的時間里能夠做更多的功。
新課講解
三、功率與力、速度之間的關系
當我們用恒力 F 推動書本，讓書本在水平桌面上以速度v做勻速直線運動時，力 F 對書本做功的功率是多少？
力 F 的方向和書本位移的方向相同，推力 F 所做的功W＝Fs。根據功率的公式P＝可得 P＝，而其中＝v， 因此，推力F做功的功率
P＝Fv
P＝
t
Fl
v＝
t
l
W＝Fl
P ＝
t
W
新課講解
從上面推導可見，公式中的 v 是平均速度，對應的功率 P 是 t 時間內的平均功率。
若時間間隔很小，我們可將平均速度看成瞬時速度，那么此時的功率 P 可看成該時刻的瞬時功率。
當物體受力為變力時，在力與速度方向相同的情況下，功率 P＝Fv 仍然成立，此時 v 為瞬時速度，F為相應時刻的力，P 則為對應的瞬時功率。
F2
F1
F
α
v
P＝vFcosα
“vcosα”整體可稱為力方向上的速度
新課講解
汽車準備上坡時，司機往往會增大油門，減慢速度（降低擋位），這是為什么？
(1)當機械發動機的功率一定時，牽引力與速度成反比，所以可以通過減小速度來增大牽引力；
(2)當汽車速度一定時，可通過加大油門，提高發動機的輸出功率，來增大牽引力。
P＝Fvcosα
新課講解
四、平均功率、瞬時功率
1.平均功率：描述一段時間內做功的平均快慢
表達式：（1）
（2）
(v:平均速度; α:力的方向與平均速度的方向的夾角）
2.瞬時功率：描述某一時刻做功的快慢
表達式：（1） （ t→0）
（2）
（v：瞬時速度；α：力的方向與瞬時速度方向的夾角）
新課講解
當作用力方向與運動方向一致時，對 P=Fv 的討論
2當力F一定時，P與v成正比，即速度越大，功率越大。
v
v
3.當功率P一定時，F與v成反比，即做功的力越大，其速度就越小
1.當速度v一定時 ，F與P成正比，即做功的力越大，它的功率越大
v
v一定：F∝P
F一定：P∝v
P一定：
新課講解
求總功率的方法
（1）外力做的總功，等于各力做功的代數合
（2）外力做的總功，等于這些外力的合力做的功
新課講解
探究：汽車啟動問題
（1）以額定功率啟動（P一定）
由公式 P＝Fv 可知，當功率 P一定時，力F與物體運動的速度v成反比。
例如，機械正常工作時的功率通常是一定的，車床在切削硬的工件時需要用較大的力，因此要降低車床的運轉速度。
當 時，速度最大
F減小
a減小
新課講解
（2）以恒定加速度啟動（a一定）
當速度一定時，力F與功率 P成正比。
例如，汽車上坡時，司機可通過加大油門，提高發動機的輸出功率來增大牽引力。
當時，功率不變
以額定功率加速
v 增大
P 增大
經典例題
Classic Example
經典例題
1.(瞬時功率分析)飛行員進行素質訓練時，抓住秋千桿由水平狀態開始下擺，到達豎直狀態的過程，如圖11所示，飛行員受重力的瞬時功率變化情況是
A.一直增大
B.一直減小
C.先增大后減小
D.先減小后增大
答案：C
解析　由瞬時功率計算式P＝Fvcos α可知，初狀態P1＝0，最低點P2＝0，中間狀態P＞0.所以瞬時功率變化情況是先增大后減小，故C正確.
經典例題
2.如圖所示，某一百貨商場內自動電梯以恒定速度v0勻速上升，一個質量為m的人沿電梯勻速往上走，在時間t內走完此電梯。若電梯長為L，電梯斜面傾角為α，則 (　　 )
A.電梯對該人做功為 mgLsinα
B.電梯對該人做功為 mgv0tsinα
C.重力的功率為
D.重力的功率為 mgv0sinα
BC
經典例題
解析：人做勻速運動，受到重力和電梯的支持力，為了方便將這個運動分成電梯先開動一段時間和電梯不動人走一段時間，后一段時間內，支持力的作用點在人的腳上，在產生支持力的時候腳是沒有位移的，這一段時間支持力不做功，只有前一段時間才符合功的定義，故此第一段做功就是全程電梯的做功，即W = mgv0tsinα，即A錯誤，B正確。
沿電梯向上，人做勻速運動，故此平均功率和瞬時功率是一樣的。重力做功為 W = -mgLsinα，根據平均功率表達式 ，C正確；如果使用瞬時功率求解，P = Fvcos α，其中的速度是人對地的速度，故D錯誤。
經典例題
3.一個質量是1.0kg的物體，從地面上方20m高處開始做自由落體運動， (g取10m/s2)，求
(1)前1s和后1s重力對物體做功的功率各是多大？
(2)這2s時間內重力對物體做功的功率是多大？
P1=50W P2=150W
P3=100W
即使是同一個力做功，做功的功率也可能是變化的
解析
經典例題
2.有三個相同的小球，求從同一高度出發點到落地面上重力的平均功率P1、P2、P3的大小關系（忽略空氣阻力）
mg
v0
mg
mg
v0
拓展、求三個小球落地時重力的瞬時功率P11、P22 、P33的大小關系？
因為 ，W1=W2=W3 ,t1=t2＜t3
所以P1=P2＞P3
課堂練習
Classroom Practice
課堂練習
1. 關于某力做功的功率，下列說法正確的是( )
A. 該力越大，其功率就越大
B. 該力在相等時間內做的功越多，其功率就越大
C. 功率越大，說明該力做的功越多
D. 功率越小，說明該力做功的時間越少
B
課堂練習
2. 物體A、B質量相同，A放在光滑的水平面上，B放在粗糙的水平面上，在相同的力F作用下，由靜止開始都通過了相同的位移s，( )
A．力F對A做功較多，做功的平均功率也較大
B．力F對B做功較多，做功的平均功率也較大
C．力F對A、B做的功和做功的平均功率都相同
D．力F對A、B做功相等，但對A做功的平均功率較大
F
A
F
B
D
課堂練習
3.如圖所示，質量相同的兩物體從同一高度由靜止開始運動，A沿著固定在地面上的光滑斜面下滑，B做自由落體運動。兩物體分別到達地面時，下列說法正確的是(　　)
A. A物體重力的平均功率大于B物體的
B. 兩者重力的平均功率相等
C. 重力的瞬時功率 PA ＝ PB
D. 重力的瞬時功率 PA < PB
D
課堂練習
4. 如圖所示，某同學的質量為 50 kg，自行車的質量為 15 kg，設該同學騎自行車在平直路面上勻速行駛時所受阻力為人車總重的 4%，克服阻力做功的功率為 260 W。取重力加速度 g＝10 m/s2，求該自行車勻速行駛的速度大小。
解：由題意可知，自行車做勻速直線運動，動力等于阻力。
則P＝Fv＝fv，
f＝0.04(M＋m)g＝0.04×(50kg＋15kg)×10m/s2＝26N，
v＝＝＝＝10m/s，
即自行車勻速行駛的速度大小為10m/s。
課堂練習
5. 重量為G的某汽車，最大功率為 Pm，在平直公路上以速度勻速行駛時，汽車發動機的功率為 P。
(1) 求汽車所受的阻力。
(2) 若汽車在傾角為 α 的坡路以最大功率勻速向上行駛時，所受路面和空氣的阻力大小之和與 (1) 中所求阻力大小相等，求此時汽車的速度。
解：（1）汽車以速度v勻速行駛時，汽車受的阻力f與牽引力F相等，即F＝f，此時汽車發動機的功率為P＝Fv，求得汽車所受的阻力 f＝。
（2）若汽車在傾角為 α 的坡路以最大功率勻速向上行駛，此時汽車的牽引力 F1＝f＋mgsin α ，由Pm ＝F1v1，求得此時汽車的速度 v1＝ 。
感謝觀看
THANK YOU

展開更多......

收起↑