【教科版】物理必修二：4.2《功率》ppt课件

率,但对机器有损害
W
(2)公式 P= 常用于求平均功率,t 代表一段时间;用 P=Fvcosα 既可求平均
额定功率
分
类
知
识
要
点
t
功率,也可以求瞬时功率,当速度为平均速度时,所求功率为平均功率,当速
度为瞬时速度时,所求功率为瞬时功率
(3)功率可以理解为力与在力的方向上速度的乘积,例如:重力的功率就等
于重力与竖直方向速度的乘积
17、一个人即使已登上顶峰，也仍要 自强不 息。202 1/6/23 2021/6/ 232021 /6/232 021/6/2 3
•
•
•
11、人总是珍惜为得到。2021/6/2320 21/6/23 2021/6 /23Jun-2123-Jun-21
12、人乱于心，不宽余请。2021/6/23 2021/6/ 232021 /6/23 Wednesday, June 23, 2021
13、生气是拿别人做错的事来惩罚自 己。202 1/6/23 2021/6/ 232021 /6/232 021/6/2 36/23/ 2021
(1)涉及功率时要明确是某个力的功率,还是物体所受合力的功率.汽车
的功率是指汽车牵引力的功率,起重机吊起货物的功率就是钢丝拉力
的功率
(2)若求平均功率,还需明确是哪段时间内的平均功率,可由公式 P=Fv或
W
P= 来计算
t
(3)若求瞬时功率,需明确是哪一时刻或哪一位置,再确定该时刻或该位
置的速度,应用公式 P=Fv.如果 F、v 不同向,则投影到相同方向再计算
P
运动,做匀速直线运动的速度为 vmax=f
探究一
探究二
(二)以恒定加速度启动
过程一
(匀加
速)
过程二
(变加
速)
过程三
(匀速)
F-f
m
由 a= 知,当加速度 a 不变时,发动机牵引力 F 恒定,再由 P=Fv 知,F
一定,发动机实际输出功率 P 随 v 的增大而增大,在 P 增至 P 额之前,
车做匀加速运动
(3)当汽车以额定功率起动达到 2m/s 的速度时的牵引力为 F1= =
60×103
N=3×104N
2
-f
由牛顿第二定律得,汽车的加速度为 a= 1

=
3×10 4-5×10 3
5 ×10
3
m/s 2=5 m/s 2.
(4)汽车以 6m/s 的速度匀速行驶的牵引力为 F2=f=5×103N
此时汽车的实际功率为 P'=F2v2=5×103×6W=3×104 W=30 kW.
大,发动机的输出功率也增大,当功率增至额定功率时不能再增大,牵引力将


减小,a 将变小,匀加速结束.设此时速度为 v,则有 -f=ma

即 v=
+
=
60×10 3
m/s=8 m/s
5×10 3+5×10 3×0.5


由 v=at 得,这一过程维持的时间为 t= =
8
s=16 s;
0.5

1

10

5
物体下滑的时间 t= =
重力做功的平均功率 =
答案:60W 30W
s=2s


=
60
2
W=30W.
探究一
探究二
题后反思:对功率的计算,瞬时功率只能用 P=Fvcosθ 计算,平均功率可用

= 计算,当恒力做功时也可以用=F计算.

探究一
探究二
探究二
汽车启动的两种方式
(一)以恒定功率启动
答案:1×103W
•
•
9、 人的价值，在招收诱惑的一瞬间被决定 。2021/ 6/23202 1/6/23 Wednes day, June 23, 2021
10、低头要有勇气，抬头要有低气。2 021/6/ 232021 /6/2320 21/6/2 36/23/2 021 9:33:30 AM
当 P 增大到额定功率以后不再增大,此后,发动机保持额定功率不
变,v 继续增大,牵引力 F 减小,在 P 增至 P 额之后,为加速度减小的加
速运动,直至速度达到 vmax
P额
当 F=f 时,a=0,车速达到最大值 vmax=
f
,此后车做匀速直线运动
探究一
探究二
过程图
v t
图像
以恒定功率启动
以恒定加速度启动
m,则人对重物做功的功率是(
)
A.300W
B.240W
C.120W
D.100W

100×0.6
解析:P= =
W=120W.
答案:C

0.5
1
2
3
4
5
4 如图所示,一长为L 的轻杆一端固定在光滑铰链上,另一端固定一质量为 m
的小球,水平向右的拉力作用于杆的中点,使杆以角速度 ω 匀速转动,当杆处
于竖直状态时,拉力为 F0,则此时拉力的功率为(
【例 2】如图所示,倾角为 30°、长度为 10m 的光滑斜面,一质量为 1.2kg 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?整个过程中重力做功的平均功率是多少?(g 取 10m/s 2)
探究一
探究二
解析:物体下滑时做匀加速直线运动,受力情况如图所示.
由牛顿第二定律 F=ma 得物体的加速度
探究一
探究二
【例 3】在水平路面上运动的汽车的额定功率为 60kW,若其总质量为 5t,
在水平路面上所受的阻力为 5×103N,试求:
(1)汽车所能达到的最大速度;
(2)若汽车以 0.5m/s 2 的加速度由静止开始做匀加速运动,这一过程能维
持多长时间?
(3)若汽车以额定功率启动,则汽车车速 v1=2m/s 时的加速度为多大?
(4)若汽车以 v2=6m/s 的速度匀速行驶,汽车的实际功率多大?
解析:(1)当汽车达到最大速度时,牵引力 F=f,则由 P=Fv 得,汽车所能达
到的最大速度为
3

60×10

5×10 3
vmax= =
m/s=12 m/s.
探究一
探究二
(2)汽车以恒定的加速度 a 匀加速运动,则牵引力恒定.因 P=Fv,随 v 增

解析:P= 一般用于求一段时间内的平均功率,A 错;公式 P=Fv 一般用于求

瞬时功率,但若 v 表示平均速度,则 P=Fv 求的是平均功率,B 错误;如果 F 是
变化的,功率与速度就不成正比,C 错误,D 正确.
答案:D
1
2
3
4
5
3 一个人用水平力拉一个重物,若用的力是 100N,重物在 0.5s 内匀速前进 0.6
过程一
(变加
速)
过程二
(匀速)
过程图
P
机车以恒定的功率启动后,若运动过程所受阻力 f 不变,由于牵引力 F=v ,
随 v 增大,F 减小.根据牛顿第二定律 a=
F-f
m
=
P
mv
f
m
− ,当速度 v 增大时,加
速度 a 减小,其运动情况是做加速度减小的加速运动
当 F=f 时,a 减小至零,此后速度不再增大,速度达到最大值而做匀速直线
B.力很大,位移很大,这个力所做的功一定很多
C.机械做功越多,其功率越大
D.汽车上坡的时候,司机必须换挡,其目的是减小速度,得到较大的牵引力
解析:有力且在力的方向上有位移,力才做功,A 错.由 W=Flcosα 知,F 大,l 大,
若 α=90°,W=0,B 错.做功多,用时间长,功率不一定大,C 错.由 P=Fv,可知 P
常用单位有千瓦(kW),1 kW=1000 W
(3)功率是标量,只有大小,没有方向,其运算法则遵循代数运算法则
机器正常条件下可以长时间工作的功率,也是机器铭牌上标
注的功率值
实际功率
动力机器实际工作时的功率值
平均功率
机器在某一过程中做功的功率
瞬时功率
机器在某一时刻做功的功率
(1)实际功率应小于或等于额定功率,但在特殊情况下,也可以大于额定功
3.能用公式 P=Fv 讨论汽车等交通工具的起动问题.
功
率
定
义
物
理
意
义
内容要点
力对物体做的功与做功所用时间的比值叫功率,用 P 表示
功率是反映做功快慢的物理量
W
公
式
(1)P= =Fvcosα(α 为力和速度的夹角)
t
(2)单位:国际单位制中功率的单位是瓦特,简称瓦,符号是 W,且 1 W=1 J/s.
答案:(1)12m/s (2)16 s (3)5 m/s 2 (4)30 kW
探究一
探究二
题后反思:解决汽车的启动问题,第一要明确是恒定功率启动还是恒定加速
度启动;第二要明确所求解的问题属于哪个阶段,如最大速度是匀加速过程
的最大速度,还是全程中的最大速度.
1
2
3
4
5
1 下列说法中正确的是(
)
A.只要物体受力的同时又有位移发生,则一定有力对物体做功
•
14、抱最大的希望，作最大的努力。2 021年6 月23日 星期三 2021/6 /23202 1/6/232 021/6/ 23
•
15、一个人炫耀什么，说明他内心缺 少什么 。。202 1年6月 2021/6 /23202 1/6/232 021/6/ 236/23/ 2021
•
•
16、业余生活要有意义，不要越轨。2 021/6/ 232021 /6/23June 23, 2021
品和控制加油量等措施,使汽车负载减少.假设汽车以 72km/h 的速度行驶时,
负载改变前、后汽车受到的阻力分别为 2 000 N 和 1950N,请计算该方法使
汽车发动机输出功率减少了多少?
解析:v=72km/h=20m/s,由 P=Fv 得
P1=F1v=f1v,P2=F2v=f2v
故 ΔP=P1-P2=(f1-f2)v=1×103W.
探究一
探究二
P=Fv 中三个量的制约关系
定值
P一
定
v一
定
F一
定
各量间的
关系
F 与 v 成反
比
F 与 P 成正
比
P 与 v 成正
比
应用
汽车上坡时,要增大牵引力,应换挡减小速度
汽车上坡时,要使速度不变,应加大油门,增大输出功率,
获得较大牵引力
汽车在高速路上,加大油门增大输出功率,可以提高速度
探究一
探究二
4
2
250 0
D.在 t=0 到 3t0 这段时间内,水平力的平均功率为
6
探究一
探究二
20
t 0.3t0 时刻的速度大小为

解析:2t0 时刻速度大小 v2=a 1·
2t0=

30
v3=v2+a 2t0= 0 ·
2t0+
·
t 0=
500
,3t 0 时刻 F=3F0,所以瞬时功率
2
2.功率
人利用滑轮组在 30 s 时间内将 20 kg 的水桶提升到预定高度.起重机可
在 30 s 时间内将几吨重的货物提升到更大的高度.此情景说明了什么?在物
理学中引入哪个概念来描述这个现象?

1.理解功率的概念,能运用功率公式 P= 进行有关的计算.

2.理解公式 P=Fv 的意义,能解释相关现象,会计算平均功率和瞬时功率.
一定时,v 减小,F 增大,D 对.
答案:D
1

2 关于功率公式 P= 和 P=Fv 的说法正确的是(


2.由 P= 知,只要知道 W 和 t 就可以求出任意时刻的功率

B.由 P=Fv 只能求某一时刻的瞬时功率
C.由 P=Fv 知,汽车的功率与它的速度成正比
D.从 P=Fv 知,当汽车发动机功率一定时,牵引力与速度成反比
探究一
探究二
探究一
W
P= t
W
t
P= 与 P=Fv 的关系和应用
此为功率的定义式,一般用于求解某段时间内的平均功率,且适合各种
机械或动力类型
W
t
由 W=Fx及 P= 联立推导出来的,通常用来计算某一时刻或某一位置时
P=Fv
知识
要点
的瞬时功率,v 是瞬时速度.若代入某段时间内的平均速度,则计算的是
该段时间内的平均功率


15
P=3F0·
v3= 0 0 ,A 错,B 对.0~3t 0 时间段,水平力对物体做功

1 0
2 +3
2502 0 2

2
W=F0s1+3F0s2=F0× (2t0) +3F0(
)·
t 0=
,平均功率 P=
2
2
2

2
250 0
,C 错,D 对.
6
答案:BD
=
探究一
探究二
)
1
A.mgLω
B. mgLω
2
1
C. F0Lω
D.F0Lω
2
1
解析:杆匀速转动,当杆处于竖直状态时,杆中点的线速度 v= Lω,由 P=Fv 得
1
1
2
2
P=F0·Lω= F0Lω,故 C 项正确.
答案:C
2
1
2
3
4
5
5 为了响应国家“节能减排”的号召,某同学采用了一个家用汽车的节能方
法.在符合安全行驶要求的情况下,通过减少汽车后备厢中放置的不常用物
【例 1】质量为 m 的物体静止在光滑水平面上,从 t=0 时刻开始受到水平力
的作用.力的大小 F 与时间 t 的关系如图所示,力的方向保持不变,则(
)
2
5
A.3t0 时刻的瞬时功率为 0 0

2
150 0
B.3t 0 时刻的瞬时功率为

2
23
C.在 t=0 到 3t0 这段时间内,水平力的平均功率为 0 0
sin
1
=gsin30°=10× m/s 2=5m/s 2

2
a=
下滑到底端时的速度
v= 2 = 2 × 5 × 10m/s=10m/s,
此时重力的瞬时功率
1
2
P=Gvsinθ=mgvsin30°=1.2×10×10× W=60W
探究一
探究二
物体下滑过程中重力做的总功
1
2
W=Gxsinθ=mgxsin30°=1.2×10×10× J=60J