(精品)2.功率 (2).pptx

功率 上节课学习了上节课学习了功的概念及其运算功的概念及其运算，现，现在我们研究两个问题：在我们研究两个问题：(1)质量为质量为2kg的物体在的物体在4N的水平拉力的水平拉力F1作用下沿作用下沿F1的方向以的方向以2m/s的速度匀速前的速度匀速前进进16m在此过程中，有几个力对物体做在此过程中，有几个力对物体做功，各做功多少功，各做功多少?此过程用多长时间此过程用多长时间?拉力做功拉力做功：W1=F1x=64J；阻力做功阻力做功：W1=Fx=-64J；t1=x/v=8s。(2)质量为质量为2kg的物体静止在光滑水平面上，的物体静止在光滑水平面上，在在F2=4N的水平拉力作用下前进的水平拉力作用下前进16m在此过程在此过程中，有几个力对物体做功中，有几个力对物体做功?各做功多少各做功多少?此过程用此过程用多长时间多长时间?拉力做功拉力做功：W2=F2x=64J；t2=4s。力对物体做功多少，只由力对物体做功多少，只由F、x及它们间及它们间夹角夹角决定决定，与物体是否还受其它力、物体是匀速运动还与物体是否还受其它力、物体是匀速运动还是变速运动无关是变速运动无关 比较一下，比较一下，F 1、F2做功一样多，但所用时间做功一样多，但所用时间不同说明力对物体做功还有一个不同说明力对物体做功还有一个快慢快慢问题问题 本节课我们学习本节课我们学习力做功快慢的描述问题力做功快慢的描述问题 方法一方法一：在做功大小相同的条件下比较所用的时间，在做功大小相同的条件下比较所用的时间，时间越短，做功越快时间越短，做功越快 方法二方法二：在做功时间相同的条件下比较做功的多少，做在做功时间相同的条件下比较做功的多少，做功越多，做功越快功越多，做功越快 如果时间不同，力对物体做的功也不同那么如果时间不同，力对物体做的功也不同那么怎样比较力做功的快慢怎样比较力做功的快慢?可以用力对物体做的可以用力对物体做的功功和物体所用和物体所用时间时间的的比值比值来表示来表示 1.功率的概念：功率的概念：(1)定义：定义：在物理学中，一个力所做的功在物理学中，一个力所做的功W跟完成这些功所用跟完成这些功所用时间时间t的比值的比值w/t，叫做功率，叫做功率 用用P表示，则表示，则pw/t (2)功率的物理意义：功率是描述力对物体功率的物理意义：功率是描述力对物体做功快慢做功快慢的物理量它的物理量它由物体做的功与做这些功所需的时间决定由物体做的功与做这些功所需的时间决定，并不单纯地由做多少功决定，只有在做功时间相同的情并不单纯地由做多少功决定，只有在做功时间相同的情况下，才能认为做功多则功率大。况下，才能认为做功多则功率大。pw/t是功率的定义式是功率的定义式，也是功率的量度式也是功率的量度式，P与与W、t间无比例关系，间无比例关系，做功的快慢由做功物体本身决定做功的快慢由做功物体本身决定 根据这一公式求出的是根据这一公式求出的是平均功率平均功率 同时这个公式变形后给我们提供了一种同时这个公式变形后给我们提供了一种求功的方法：求功的方法：W=pt (3)单位：单位：国际单位制中，国际单位制中，功率的单位为功率的单位为“瓦特瓦特”，简称，简称“瓦瓦”，符号是，符号是“W”，1W=1J/s 即力在即力在1秒钟内做的功为秒钟内做的功为1W，则该力的功率为，则该力的功率为1瓦特瓦特 瓦瓦这个单位较小，技术上常用这个单位较小，技术上常用千瓦千瓦(kW)作功率的单位，作功率的单位，1kW=1000W (4)功率是标量：功有正负，功率也有正功率功率是标量：功有正负，功率也有正功率和负功率。和负功率。负功率通常说成是物体克服阻力做功的功率负功率通常说成是物体克服阻力做功的功率(取绝对值取绝对值)，所以，所以计算功率时，一般不带正负号计算功率时，一般不带正负号。2额定功率和实际功率额定功率和实际功率 实际功率：实际功率：指机器工作中实际输出的功率指机器工作中实际输出的功率 额定功率：额定功率：指机器正常工作时的最大输出功率，也就是指机器正常工作时的最大输出功率，也就是机器铭牌上的标称值机器铭牌上的标称值 机器不一定都在额定功率下工作实际功率机器不一定都在额定功率下工作实际功率总是小于或等于额定功率总是小于或等于额定功率 实际功率如果大于额定功率易将机器损坏实际功率如果大于额定功率易将机器损坏 在机车启动和运行过程中，发动机的功率是指在机车启动和运行过程中，发动机的功率是指的牵引力的功率还是合外力的功率的牵引力的功率还是合外力的功率?指牵引力的功率，因发动机是提供牵引力的指牵引力的功率，因发动机是提供牵引力的 车床的功率即为切削力的功率车床的功率即为切削力的功率。3.功率和速度功率和速度 由功率的定义式由功率的定义式P=W/t 功的计算式功的计算式W=Fl可知可知 p=w/t=Fl/t 上式中的上式中的l/t即物体在时间即物体在时间t内的平均速度内的平均速度v，则有，则有 p=Fv 可见，一个力对物体做功的功率，等于可见，一个力对物体做功的功率，等于这个力与受力物体运动速度的乘积这个力与受力物体运动速度的乘积 4.平均功率和瞬时功率平均功率和瞬时功率 (1)平均功率：平均功率：描述力在一段时间内做功的快慢，用描述力在一段时间内做功的快慢，用P=w/t计算计算；若用若用P=Fv计算，计算，v为为t时间内的平均速度时间内的平均速度 (2)瞬时功率：瞬时功率：如果时间如果时间t足够小，足够小，P=w/t，表示的就是瞬时，表示的就是瞬时功率功率；若用若用P=Fv计算，计算，v为瞬时速度为瞬时速度 5.对公式对公式P=Fv讨论：讨论：F一定时一定时，物体运动速度越大，功率物体运动速度越大，功率P也越大也越大，例如汽车、轮船的牵引力一定时，速度越大，单位例如汽车、轮船的牵引力一定时，速度越大，单位时间内消耗能量也越大，输出功率越大。时间内消耗能量也越大，输出功率越大。V一定时一定时，F越大，越大，P越大越大，例如汽车、轮，例如汽车、轮船的速度一定时，装载货物越多，需要的牵引力越船的速度一定时，装载货物越多，需要的牵引力越大，单位时间内消耗的能量越大，输出功率也越大。大，单位时间内消耗的能量越大，输出功率也越大。P一定时一定时，F与与v成反比，即做功的力越大，成反比，即做功的力越大，其速度就越小其速度就越小。当汽车发动机功率一定时，要增大。当汽车发动机功率一定时，要增大牵引力，就要减小速度所以汽车上坡时，司机用牵引力，就要减小速度所以汽车上坡时，司机用换挡的办法减小速度来得到较大的牵引力换挡的办法减小速度来得到较大的牵引力机车的输出功率机车的输出功率1 1、当汽车以恒定功率上坡时，司机常用换挡的方法来、当汽车以恒定功率上坡时，司机常用换挡的方法来减小速度，为什么？减小速度，为什么？2 2、汽车上坡时，要保持速度不变，必须加大油门，为、汽车上坡时，要保持速度不变，必须加大油门，为什么？什么？3 3、起重机在竖直方向匀速吊起某一重物时为什么发动、起重机在竖直方向匀速吊起某一重物时为什么发动机输出功率越大，起吊的速度就越大？机输出功率越大，起吊的速度就越大？4 4、实际生活中，输出功率是否可以无限制的增大呢？、实际生活中，输出功率是否可以无限制的增大呢？我我们们再再来来看看第第二二问问，这这时时候候汽汽车车的的实实际际工工作的功率还是不是额定功率，为什么作的功率还是不是额定功率，为什么?此此时时汽汽车车的的实实际际功功率率就就不不再再是是汽汽车车的的额额定定功率了，以较低的速度行驶时，功率了，以较低的速度行驶时，v=54km/h=15 m/s，于是：，于是：pFv180015W2.7104W=27 kW 某某型型号号汽汽车车发发动动机机的的额额定定功功率率为为60kW，在在水水平平路路面面上上行行驶驶时时受受到到的的阻阻力力是是1800N，求求发发动动机机在在额额定定功功率率下下汽汽车车匀匀速速行行驶驶的的速速度度。在在同同样样的的阻阻力力下下，如如果果行行驶驶速速度度只只有有54km/h，发发动动机机输输出出的的实实际际功功率是多少率是多少?解解：第第一一问问求求的的是是汽汽车车在在发发动动机机额额定定功功率率工工作作的的情情况况下下匀匀速速行行驶驶的的速速度度，关关键键是是匀匀速速，这这个个条条件件就就意意味味着着物物体体所所受受的的牵牵引引力力和和物物体体的的阻阻力力相相等等，可以得到牵引力的大小是可以得到牵引力的大小是 F1800N，根据功率的导出公式：，根据功率的导出公式：pFv，我们可以得到我们可以得到 v=p/F=P/f=60000/1800m/s=33.3m/s=120km/h 1下面关于功率的说法正确的是下面关于功率的说法正确的是()A做功多的汽车，功率一定大做功多的汽车，功率一定大 B功率大的汽车做功一定快功率大的汽车做功一定快 C功率是描述做功快慢的物理量，所以功率是描述做功快慢的物理量，所以-10kW的功率小于的功率小于5 kW的功率的功率 D以上说法都不对以上说法都不对解析：由功率的物理意义可知解析：由功率的物理意义可知B对对做功多，时间长则功率未必大，所以做功多，时间长则功率未必大，所以A错错功率的符号不表示大小，所以功率的符号不表示大小，所以C错错B 2.关于功率，下列说法中正确的是关于功率，下列说法中正确的是()A.功率大说明力对物体做的功多功率大说明力对物体做的功多 B.功率小说明力对物体做功慢功率小说明力对物体做功慢 C.由公式由公式P=W/t可知功率可知功率p与功与功W成正比成正比 D.单位时间内力对物体做功越多，力的功率单位时间内力对物体做功越多，力的功率就越大就越大 BD 3一个质量为一个质量为5 kg的物体从的物体从45 m高的楼上高的楼上自由下落，求物体下落过程中的平均功率和落地自由下落，求物体下落过程中的平均功率和落地时的瞬时功率时的瞬时功率解：解：4如图所示，倾角为如图所示，倾角为30、长度为、长度为10m的光滑斜面的光滑斜面一质量为一质量为1.2kg的物体从斜面顶端由静止开始下滑，求的物体从斜面顶端由静止开始下滑，求物体滑到斜面底端时重力做功的瞬时功率是多少物体滑到斜面底端时重力做功的瞬时功率是多少?整个过整个过程中重力做功的平均功率是多少程中重力做功的平均功率是多少?(g取取10/s2)解解 物体下滑时受力情况如图所示。物体下滑时受力情况如图所示。由牛顿第二定律由牛顿第二定律F=ma得物体的加速度得物体的加速度a=Gsin/m=gsin=5m/s2下滑到底端时的速度，下滑到底端时的速度，此时重力的瞬时功率此时重力的瞬时功率p=Gvcos=mgvcos601.2 10101/2w=60W物体下滑过程中重力做的总功物体下滑过程中重力做的总功w=Glcos=mglcos60=1.210101/2J=60J物体下滑的时间物体下滑的时间t=v/a=10/5s=2s重力做功的平均功率重力做功的平均功率p=w/t=60/2w=30W一一.汽车以恒定功率起动汽车以恒定功率起动1.起动过程分析：起动过程分析：只要有只要有a，a就要减小就要减小最终，当最终，当F牵牵=F阻阻时，时，a=0，达最大速度，达最大速度vma减小的加速运动，最终匀速运动减小的加速运动，最终匀速运动有有a最终最大速度：最终最大速度：速度为速度为v时的加速度：时的加速度：1)运动情况运动情况2)牵引力变化情况牵引力变化情况vtOFtOPtOvmfPm3)功率变化情况功率变化情况汽车以恒定功率起动汽车以恒定功率起动最终最大速度：最终最大速度：1、质量为m的汽车，启动后在发动机功率P 保持不变的条件下行驶，经过一段时间后将达到以速度v 匀速行驶的状态；若行驶中受到的摩擦阻力大小保持不变，则在车速为v/4时，汽车加速度的大小为多大？2、质量为m、发动机的额定功率为P0的汽车沿平直公路行驶，当它加速度为a 时的速度为v，测得发动机的实际功率为P1，假设运动中所受阻力恒定，它在平直公路上匀速行驶的最大速度为多大？1.运动过程分析运动过程分析1)匀加速运动阶段匀加速运动阶段可求出匀加速持续的时间可求出匀加速持续的时间2)当功率刚达最大功率当功率刚达最大功率Pm时时3)当功率达最大功率当功率达最大功率Pm后后物体做什么运动？物体做什么运动？二二.汽车匀加速起动汽车匀加速起动2.运动过程的描述运动过程的描述1)运动情况运动情况2)牵引力变化情况牵引力变化情况vtOFtO4)临界状态临界状态6)中途的加速度中途的加速度aPtOvmfPmv15)最大速度最大速度vmF匀加速运动的最后速度匀加速运动的最后速度3)功率变化情况功率变化情况要判断是否已要判断是否已达最大功率达最大功率!二二.汽车匀加速起动汽车匀加速起动 3、汽车在水平直线公路上行驶，额定功率P0=80kW，汽车行驶过程中所受阻力恒为f=2.5103 N，汽车的质量m=2.0103kg。若汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度的大小为a=1.0m/s2，汽车达到额定功率后，保持额定功率不变继续行驶。求：(1)匀加速运动能保持多长时间。(2)当汽车的速度为5m/s时的瞬时功率。(3)当汽车的速度为20m/s时的加速度。(4)汽车在整个运动过程中所能达到的最大速度。(5)若汽车从静止达最达速度用时为10s，则汽车在这段时间内的总位移为多大？