2020年高中物理功率问题导学案 新人教版必修2 精品

2020年高中物理功率问题导学案

高一年级物理学科“问题导学案”

审核人：高一年级全体物理老师

【学习目标】

1、理解功率的定义及额定功率与实际功率的定义。

2、t W P =，Fv P =的运用 【重点、难点】

1．功率的概念、物理意义、种类及其计算是本节的重点内容。

2．瞬时功率的概念较难理解，这是难点。我们往往认为，在某瞬时物体没有位移就没有做功问题，更谈不上功率了。这是错误的认识。我们可以与瞬时速度做一下对比。

【自主导学】

抢答：人们在生产、生活、工作中，使用了大量的机械来做功，这与人力直接做功或畜力做功相比，有何优越性？请举例说明。

力F 1对甲物体做功为W 1，所用时间为t 1；力F 2对乙物体做功为W 2，所用时间为t 2，在下列条件下，哪个力做功快？

A ．W 1＝W 2，t 1＞t 2；

B ．W 1＝W 2，t 1＜t 2；

C ．W 1＞W 2，t 1＝t 2；

D ．W 1＜W 2，t 1＝t 2。

有无统一的标准呢？

一、功率

1、定义：功跟完成这些功 _______________的比值叫做功率。

2、意义：功率是表示做功______________的物理量。矢量？标量？

3、定义式：P ＝__________。能否说P 与t 成反比？为什么？

4、SI 单位：_______，符号：_____ 。还有哪些单位？它们与SI 单位的关系如何？ ［问题探究］：功率的定义式与哪些物理量相似呢？

单位W 、J 、s 关系如何？

与速度-时间图象做一下对比，P-t 图中，能否反映该力做的功？

二、平均功率和瞬时功率

由P = W / t 求出的是瞬时功率还是平均功率?

1、平均功率：表示力在_____________做功的平均快慢。平均功率对应一个______________。计算平均功率的方法有两种：

（1）=P _________ (普遍适用)；

（2）力F 为恒力时，P 还能怎样计算？如何导出？各个物理量的含义如何？

2、瞬时功率：表示力在________做功的快慢。瞬时功率对应一个__________。

计算瞬时功率的方法： P ＝______________，（其中力F 和速度v 为所求时刻的力大小和所

求时刻的瞬时速度大小，α为力和瞬时速度方向间的夹角）怎样得出？

（1）当F为合外力时，P为合外力做功的功率；当F为某一外力时，P为该力做功的功率；（2）在汽车等交通工具一类问题中，式中P为发动机的实际功率，F为牵引力的大小，v 为汽车的瞬时速度的大小，α必为00。

［问题探究］：

1）、荡秋千过程中，忽略空气阻力，稳定后，人不再消耗能量，从最高摆至最低的过程中，重力的功率如何变化？绳子的拉力的功率如何变化？请作图示意。

2）、一部汽车载重时和空车时，在公路上以相同的速度行驶，试讨论这两种情况下汽车的输出功率是否相同？为什么？

3）、起重机在竖直方向匀速吊起某一重物时，为什么发动机的输出功率越大，起吊速度就越大？

4）、当牵引力F一定时，功率P和速度v之间有什么关系？

当速度v一定时，牵引力F和功率P之间关系如何？

当输出功率P一定时，牵引力F和速度v之间有什么关系？

三、额定功率和实际功率

1、额定功率：指动力机器___________时间_____________工作时的最____________输出功率.。一个动力机器的额定功率是一定的。

2、实际功率：机器工作时实际输出的功率。实际功率应_________于或________于额定功率，绝不能长时间___________于额定功率，否则会损坏机器.

［问题探究］：

1）、汽车以额定功率在平直公路行驶时，若前方遇到了一段较陡的上坡路段，汽车司机要做好什么调整，才能确保汽车驶到坡顶？为什么？

2）、人力直接做功能否像汽车做功那样快呢？汽车做功能否像飞机做功那样快呢？人如果做功过快，会产生什么后果呢？汽车超负荷运转会产生什么后果呢？

3)、奥运长跑运动员能否用100m短跑的速度来完成5000m的赛跑路程呢？为什么？

4）、汽车等交通工具启动：由静止（即将动）到刚达到匀速。

在启动和行驶过程中，有一些任一时刻都适用的表达式：P= ，

a= 。

启动有两种理想化的模式：设想路面水平，阻力恒定。

○1、恒定功率启动：试着分析一下此过程中速度、功率、牵引力、加速度

的变化情况，并大致画出速度-时间图象。

v 0.5v

v

0.5v

v

0.5v

v

0.5

○2、恒定加速度启动：试着分析一下此过程中速度、功率、牵引力、加速度的变化情况，并大致画出速度-时间图象。

抢答：同一辆汽车，若最终均以额定功率匀速运动，两种启动方式有何异同？

实际功率可以小于额定功率，可以等于其额定功率（称满负荷运行），但不能大于额定功率，否则容易将机械损坏。

【例题解析】

例1一个质量为m的物体，在几个与水平面平行的力作用下静止在水平面上，在t=0时刻，将其中的一个力从F增大到3F，其他力不变，则在t=t1时刻，该力的功率为多大？

例2 物体质量为2kg,作自由落体运动，3秒末重力的瞬时功率为 W，前3s内重力的平均功率为 W，第3s内重力的平均功率为 W。（g=10m/s2）

拓展涉及功率的计算时一定要区分平均功率和瞬时功率，因为这两种功率的计算公式不同，审题时必须十分仔细。

抢答：本节学习了哪些知识？学会了哪些方法？

汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶，发动机功率为P．快进入闹市区时，司机减小了油门，使汽车的功率立即减小一半并保持该功率继续行驶．下列四个图象中，哪个正确表示了从司机减小油门开始，汽车的速度与时间的关系（）

作业设计：

书面：课本上的练习题

课外活动：很多机械的铭牌上都标有这台机器的额定功率，请同学将家里的电器设备上的额定功率都记录下来，计算家里的每部机器每天要做多少功？要消耗多少电能？哪一部机器最耗电？并与同学进行交流。

一些常见机械做功功率

（1）汽车发动机5×104 W～15×104 W （2）摩托车约2×103 W

（3）喷气客机约2×108 W （4）人心脏跳动的功率1.5W左右

（5）火箭的发动机约1×1013 W （6）万吨巨轮106W以上

（7）蓝鲸游动的功率可达350kW （8）人的平均功率约1×102 W

（9）优秀运动员短时间内的功率可达1000W