2019年高中物理 第四章 机械能和能源 功率与机车的启动知识梳理学案 教科版必修2.doc
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1、1功率与机车的启动功率与机车的启动【学习目标学习目标】1理解功率的概念,能应用功率公式WPt进行有关的计算2正确理解公式cosPFv的意义,并能进行计算和解释有关现象 3知道什么是瞬时功率和平均功率、实际功率和额定功率,会在具体问题中计算瞬时功率和平均功率 4熟悉机车启动的两种方式。 【要点梳理要点梳理】 要点一、功率 要点诠释:要点诠释: 1物理意义 功率是表示做功快慢的物理量。所谓做功快慢的实质是物体(或系统)能量转化的快慢。 2功率的大小力做的功和做这些功所用时间的比值叫功率,即:P=tW=Fvcos,其中 是力与速度间的夹角这两种表达形式在使用中应注意:(1)WPt是求一个力在 t 时
2、间内做功的平均功率。(2)P= Fvcos 有两种用法: 求某一时刻的瞬时功率。这时 F 是该时刻的作用力大小,v 取瞬时值,对应的 P 为 F 在该时刻的瞬时功 率; 求某一段时间内的平均功率。当 v 为某段时间(位移)内的平均速度时,要求在这段时间(位移)内 F 为恒力,对应的 P 为 F 在该段时间内的平均功率。 3.说明 (1)功率和功一样,它也是属于力的。说到“功率”必须说是哪个力的功率。如:重力的功率、拉力的 功率、阻力的功率、弹力的功率等。 (2)平均功率描述的是做功的平均快慢程度,因此说平均功率必须说明是哪段时间(或哪段位移上)的 平均功率。而瞬时功率描述的是做功瞬间的快慢程度
3、,因此说瞬时功率必须说明是哪个时刻(或哪个位 置)的瞬时功率。(3)在国际制单位中功率的单位是 W(瓦) 。31W=1J/s,1kW=10 W(4)功率是标量。功率的正负(仅由 角决定)表示是力对物体做功的功率还是物体克服外力做功的 功率。 (5)重力的功率可表示为 PG=mgvy,即重力的瞬时功率等于重力和物体在该时刻的竖直分速度之积。 4.额定功率与实际功率 发动机铭牌上的功率即为额定功率,它是指动力机械正常工作时的最大输出功率; 实际功率是机械实际工作时的功率。 正常工作时,机器的实际功率不应超过它的额定功率值。要点二、关于汽车的运动分析 要点诠释:要点诠释:(1)对机车等交通工具类问题
4、,应明确 PFv 中,P 为发动机的实际功率,机车正常行驶中实际功 率小于或等于其额定功率;F 为发动机(机车)的牵引力;v 为机车的瞬时速度 (2)机车以恒定功率启动的运动过程2故机车达到最大速度时 a0,fFF,mfmPFvF v,这一启动过程的vt关系图像如图所示(3)机车以恒定加速度启动的运动过程设机车保持以加速度 a 做匀加速直线运动的时间为 t:()fF vPFma atP则/ ()ftP a Fma,此时速度/()fvatPFma这一启动过程的vt关系图像如图所示说明:说明:(1)当发动机的功率 P 一定时,牵引力与速度 v 成反比,即1Fv,但不能理解为 v 趋于零时牵引力 F
5、 可趋近于无穷大;也不能理解为当 F 趋于零时 v 可趋于无穷大。要受到机器构造上的限制。3(2)用 P=Fv(此时 cos=1)分析汽车的运动时,要注意条件。如果汽车启动时可以看作匀加速直 线运动,阻力可看作大小不变的力,则汽车的牵引力 F 的大小不变,由 P=F 可知发动机的功率是逐渐 增大的。但是当功率达到额定功率时不再增大,由 P=F 可知牵引力 F 将逐渐减小,即汽车启动时做匀 加速运动的时间是有限度的。在发动机功率不变的条件下,汽车加速运动的加速度将不断减小。【典型例题典型例题】 类型一、关于平均功率和瞬时功率 例例 1 1、如图所示,质量为 m2 kg 的木块在倾角 37的斜面上
6、由静止开始下滑,木块与斜面间 的动摩擦因数为 0.5,已知:sin 370.6,cos370.8,g 取 10 m/s2,求:(1)前 2 s 内重力做的功(2)前 2 s 内重力的平均功率 (3)2 s 末重力的瞬时功率 【思路点拨】物体只在重力作用下从静止开始做匀加速直线运动,由运动学知识可知,物体在 2s 内 的位移和物体在 2s 末的速度。知道了重力、位移、速度就可以算出功和功率。 【解析】(1)木块所受的合外力sincos2 10(0.60.50.8)N4NFmgmg合物体的加速度224m/s2m/s2Fam合前 2 s 内木块的位移22112 2 m4m22sat 所以,重力在前
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