高中物理第四章机械能和能源2功率省公开课一等奖新名师优质课获奖PPT课件.pptx

*,*,第四章,机械能和能源,1/36,目标定位,1.,了解功率概念，能利用功率定义式,P,进行相关计算,.,2.,了解额定功率和实际功率概念，了解平均功率和瞬时功率含义,.,3.,能依据导出式,P,F,v,，进行分析、计算，会分析简单机车开启问题中，牵引力与速度关系,.,学案,2,功,率,2/36,知识探究,自我检测,3/36,一、功率含义,知识探究,问题设计,建筑工地上有三台起重机将重物吊起，下表是它们工作情况统计：,起重机,编号,被吊物,体重量,匀速上,升速度,上升,高度,所用,时间,做功,A,2.0,10,3,N,4 m/s,16 m,4 s,B,4.0,10,3,N,3 m/s,12 m,4 s,C,1.6,10,3,N,2 m/s,20 m,10 s,4/36,(1),三台起重机哪台做功最多？,答案,三台起重机分别做功,3.2,10,4,J,、,4.8,10,4,J,、,3.2,10,4,J,，所以,B,做功最多,.,(2),哪台做功快？怎样比较它们做功快慢呢？,答案,B,做功快，能够用功与所用时间比值表示做功快慢,.,5/36,关键点提炼,1.,功率,(1),定义：力对物体所做,与做功所用,比值,.,(2),公式：,P,.,(3),意义：功率是表示物体做功,物理量,.,(4),普适性：此公式是功率定义式，适合用于任何情况下功率计算,.,功,W,时间,t,快慢,6/36,2.,额定功率和实际功率,(1),额定功率是指动力机械长时间正常工作允许,输出功率，是动力机械主要性能指标,.,动力机械额定功率通常都在铭牌上标明,.,机械工作时必须受额定功率限制,.,(2),实际功率是机械工作时,功率，也就是发动机产生牵引力所做功功率，实际功率能够小于、等于额定功率，但不能大于额定功率，不然会损坏机械,.,最大,实际输出,7/36,二、功率、力和速度之间关系,问题设计,一个物体在恒力,F,作用下，在,t,时间内发生位移为,x,，已知力,F,方向和位移,x,方向相同，求：,(1),在,t,时间内力,F,所做功；,答案,力,F,做功,W,Fx,.,8/36,(2),在,t,时间内力,F,功率；,(3),若在力,F,作用下物体做匀速运动，其速度大小为,v,，求力,F,功率,.,答案,P,F,v,.,9/36,关键点提炼,1.,功率与速度关系：,P,(,当,F,与,v,有夹角,时，,P,).,2.,三个量制约关系：,(1),P,一定时，,F,与,v,成,，如汽车上坡时减小速度来增大牵引力,.(2),v,一定时，,F,与,P,成,，如汽车速度不变时，加大油门能够增大牵引力,.(3),F,一定时，,P,与,v,成,，如汽车匀加速行驶时，速度增大，功率也增大,.,F,v,F,v,cos,反比,正比,正比,10/36,3.,平均功率和瞬时功率,(1),平均功率：时间,t,内功率平均值，,(2),瞬时功率：某一时刻功率瞬时值，能准确地描述做功快慢，计算公式：,P,，其中,v,为瞬时速度，当,F,与,v,夹角为,时，,P,F,v,cos,.,F,v,11/36,三、机车两种开启方式,1.,机车以恒定功率开启运动过程分析,12/36,所以机车到达最大速度时,a,0,，,F,f,，,P,F,v,m,f,v,m,，这一开启过程,v,t,图像如图,1,所表示，其中,v,m,.,图,1,13/36,2.,机车以恒定加速度开启运动过程分析,14/36,图,2,所以机车在匀加速运动中到达最大速度,v,0,时，,F,f,ma,，,P,F,v,0,，,v,0,v,m,，今后做变加速运动，速度由,v,0,继续增大到,v,m,，加速度逐步减小到零，最终仍有,v,m,，然后再做匀速运动,.,这一运动过程,v,t,图像如图,2,所表示,.,15/36,说明,(1),以恒定加速度开启时，匀加速结束时速度并未到达最大速度,v,m,.,(2),两种开启方式最终最大速度计算式均为,v,m,.,16/36,典例精析,一、对功率了解,例,1,关于功率以下说法中正确是,(,),A.,据,P,可知，机器做功越多，其功率就越大,B.,据,P,F,v,可知，汽车牵引力一定与速度成反比,C.,据,P,可知，只要知道时间,t,内机器所做功，就能够求得这段时间内任一时刻机器做功功率,D.,依据,P,F,v,可知，发动机功率一定时，在一定阶段内，交通工具牵引力与运动速度成反比,17/36,解析,P,表明，功率不但与物体做功多少相关，同时还与做功所用时间相关，所以,A,选项错误；,且该式求出来是平均功率，所以,C,选项也错误；,P,F,v,在该式中，当功率一定时，在一定阶段汽车牵引力与速度成反比，但当牵引力等于阻力时，速度不变，牵引力也不再改变所以,D,选项正确；,还有一个情况，当牵引力一定时，速度增加，功率也增加，在这种情况下牵引力,F,是不变，所以,B,选项错误,.,答案,D,18/36,二、功率计算,例,2,质量,m,3 kg,物体，在水平力,F,6 N,作用下，在光滑水平面上从静止开始运动，运动时间,t,3 s,，求：,(1),力,F,在,t,3 s,内对物体所做功平均功率；,t,3 s,内物体位移,3 s,内力,F,所做功：,W,Fx,6,9 J,54 J,答案,18 W,19/36,(2),在,3 s,末力,F,对物体做功瞬时功率,.,解析,3 s,末物体速度,v,at,2,3 m,/s,6 m/,s,此时力,F,做功瞬时功率,P,F,v,6,6 W,36 W.,答案,36 W,20/36,例,3,如图,3,所表示，质量为,m,2 kg,木块在倾角,37,斜面上由静止开始下滑,(,假设斜面足够长,),，木块与斜面间动摩擦因数为,0.5,，已知：,sin 37,0.6,，,cos 37,0.8,，,g,取,10 m/s,2,，求：,(1),前,2 s,内重力做功；,图,3,木块所受合外力,F,合,mg,sin,mg,cos,mg,(sin,cos,),2,10,(0.6,0.5,0.8)N,4 N,21/36,所以，重力在前,2 s,内做功为,W,mgx,sin,2,10,4,0.6 J,48 J,答案,48 J,22/36,(2),前,2 s,内重力平均功率；,解析,重力在前,2 s,内平均功率为,答案,24 W,23/36,(3)2 s,末重力瞬时功率,.,解析,木块在,2 s,末速度,v,at,2,2 m,/s,4 m/,s,2 s,末重力瞬时功率,P,mg,v,sin,2,10,4,0.6 W,48 W.,答案,48 W,24/36,三、机车开启问题,例,4,在水平路面上运动汽车额定功率为,100 kW,，质量为,10 t,，设阻力恒定，且为车重,0.1,倍,(,g,取,10 m/s,2,),，求：,(1),若汽车以,0.5 m/s,2,加速度从静止开始做匀加速直线运动，汽车功率怎样改变？这一过程能维持多长时间？,解析,汽车从静止开始做匀加速直线运动过程中，,a,1,不变，则牵引力,F,不变，由,P,F,v,知，,v,变大，,P,也变大，当,P,P,额,时，此过程结束,.,25/36,F,1,f,ma,1,(0.1,10,4,10,10,4,0.5)N,1.5,10,4,N,答案,功率逐步变大,13.3 s,26/36,(2),若汽车以不变额定功率从静止开启，汽车加速度怎样改变？当汽车加速度为,2 m/s,2,时，速度为多大？,解析,汽车以不变额定功率从静止开启，,v,变大，由,P,F,v,知，牵引力,F,减小，故汽车加速度减小,.,F,2,f,ma,2,(0.1,10,4,10,10,4,2)N,3,10,4,N,答案,加速度逐步减小,3.3 m,/s,27/36,(3),汽车在运动过程中所能到达最大速度大小,.,解析,当汽车速度最大时，,a,3,0,，,F,3,f,，,P,P,额,，故,答案,10 m/,s,28/36,课堂关键点小结,29/36,自我检测,1,2,3,1.(,对功率了解,),关于功率，以下说法中正确是,(,),A.,功率大说明物体做功多,B.,功率小说明物体做功慢,C.,单位时间内做功越多，其功率越大,D.,由,P,F,v,可知，机车运动速度越大，功率一定越大,30/36,解析,功率是描述力做功快慢物理量，单位时间内力做功就是功率；,只有当,F,一定时，功率,P,才与速度,v,成正比,.,答案,BC,1,2,3,31/36,2.(,功率计算,),质量为,2 kg,物体做自由落体运动，经过,2 s,落地,.,取,g,10 m/s,2,.,关于重力做功功率，以下说法正确是,(,),A.,下落过程中重力平均功率是,400 W,B.,下落过程中重力平均功率是,100 W,C.,落地前瞬间重力瞬时功率是,400 W,D.,落地前瞬间重力瞬时功率是,200 W,1,2,3,32/36,解析,物体,2 s,内下落高度为,h,gt,2,20 m,，落地速度为,v,gt,20 m/s,，所以下落过程中重力平均功率是,200 W,，落到地面前瞬间重力瞬时功率是,P,mg,v,400 W,，选项,C,正确,.,答案,C,1,2,3,33/36,3.(,机车开启问题,),一辆重,5 t,汽车，发动机额定功率为,80 kW.,汽车从静止开始以加速度,a,1 m,/s,2,做匀加速直线运动，汽车受阻力为车重,0.06,倍,.(,g,取,10 m/,s,2,),求：,(1),汽车做匀加速直线运动最长时间；,解析,设汽车匀加速运动所能到达最大速度为,v,0,，对汽车由牛顿第二定律得,F,f,ma,1,2,3,34/36,1,2,3,答案,10 s,35/36,(2),汽车开始运动后，,5 s,末和,15 s,末瞬时功率,.,解析,因为,10 s,末汽车到达了额定功率，故,5 s,末汽车还处于匀加速运动阶段，,P,F,v,(,f,ma,),at,(0.06,5,10,3,10,5,10,3,1),1,5 W,40 kW,15 s,末汽车已经到达了额定功率,P,额,80 kW.,答案,40 kW,80 kW,1,2,3,36/36,