2020高中物理第七章机械能守恒定律第3节功率课件 人教版必修2

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第七章 机械能守恒定律 第三节　功率 素养目标定位 素养思维脉络 课前预习反馈 1 ．定义： 功跟完成这些功 ____________ 的比值叫做功率。 2 ． 定义式： P ＝ __ __ __ 3 ． 单位： 国际单位制中，功率的单位是 ________ ，简称 ______ ，符号是 _____ 。 1 W ＝ 1 J/s 技术上常用千瓦 (kW) 做功率的单位， 1 kW ＝ 1 000 W 。 4 ． 物理意义： 功率是标量，它是表示力对物体做功 ________ 的物理量。 知识点 1 功率 所用时间　 瓦特　 瓦　 W 　 快慢　 5 ．平均功率与瞬时功率 概念 比较项目　　　 平均功率 瞬时功率 定义 在一段 ____________________ 做功的快慢 物体在某一 ________ 或某一 ________ 时做功的快慢 公式 P ＝ __ __ __ 或 P ＝ __ _ __ __ P ＝ F v ， v 为某 ________ 的速度 类比物理量 ____________ 、平均加速度 瞬时速度、 ______________ 时间内或某一过程中　 时刻　 位置　 时刻　 平均速度　 瞬时加速度　 知识点 2 额定功率与实际功率 　　概念 比较项目　　　 额定功率 实际功率 定义 发动机正常条件下长时间工作时的 ________________ 发动机 ____________ 时的输出功率 特点 不同机械额定功率可能 ________ ，但同一机械额定功率 ________ 同一机械实际功率随工作情况而变 联系 为了机械的安全 P 额 ≥ P 实 最大输出功率　 实际工作　 不同　 不变　 1 ．功率与速度关系式： P ＝ __ __ __( F 与 v 方向相同 ) 。 2 ． 应用： 由功率速度关系式知，汽车、火车等交通工具和各种起重机械，当发动机的功率 P 一定时，牵引力 F 与速度 v 成 ________ ，要增大牵引力，就要 ________ 速度。 知识点 3 功率与速度 F v 　 反比　 减小　 辨析思考 × 　 √　 × 　 × 　 √　 D 　 『 想一想 』 右图为某品牌家用轿车中用于改变车速的排挡。手推变速杆到达不同挡位，可获得不同的运动速度，从 “ 1 ～ 5 ” 逐挡速度增大， R 是倒车挡。试问轿车要以最大动力上坡，变速杆应推至哪一挡？为什么？ 答案： 1 ；根据 P ＝ F v ，要增大牵引力，就要减小速度。 课内互动探究 如图所示，两个质量相等的人爬相同的楼，他们的重力做的功相同吗？做功的功率相同吗？ 提示： 两个人重力做的功相等，但年轻人爬得快，用的时间少，重力做功的功率大。 1 2 ． P ＝ F v 中三个量的制约关系 定值 各量间的关系 应用 P 一定 F 与 v 成反比 汽车上坡时，要增大牵引力，应换挡减小速度 v 一定 F 与 P 成正比 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 F 一定 P 与 v 成正比 汽车在高速路上，加大油门增大输出功率，可以提高速度 特别提醒： 1. 求平均功率时必须说明是哪段时间或哪一个过程的平均功率。 2 ．公式 P ＝ F v 仅适用于 F 与 v 方向相同的情况，若 F 与 v 方向不同，则用 P ＝ F v cos α 来计算功率，其中 α 是 F 与 v 的夹角。 　　　 　 如图所示，质量为 m ＝ 2 kg 的木块在倾角 θ ＝ 37° 的斜面上由静止开始下滑，木块与斜面间的动摩擦因数为 μ ＝ 0.5 ，已知： sin37° ＝ 0.6 ， cos37° ＝ 0.8 ， g 取 10 m/s 2 。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 未重力的瞬时功率。 典例 1 〔 对点训练 1〕 　如图甲所示，滑轮质量、摩擦均不计，质量为 2 kg 的物体在 F 作用下由静止开始向上做匀加速运动，其速度随时间的变化关系如图乙所示，由此可知， ( g 取 10 m/s 2 ) ( 　　 ) A ．物体加速度大小为 2 m/s 2 B ． 4 s 末 F 的功率大小为 42 W C ． F 的大小为 21 N D ． 4 s 内 F 做功的平均功率为 42 W B 　 探究二　机车的两种启动方式 汽车以不同的方式启动，一次保持发动机的功率不变，一次保持加速度不变，请思考： (1) 发动机的功率不变时，汽车的加速度能否保持不变？ (2) 汽车的加速度不变时，发动机的功率能否保持不变？ 2 提示： (1) 根据 P ＝ F v ，功率不变，速度增大时，牵引力必定减小，由牛顿第二定律可知，汽车的加速度减小； (2) 加速度不变，则牵引力不变，由 P ＝ F v 可知，随着速度的增大，发动机的功率不断增大。 1 ．以恒定功率启动： (1) 运动过程分析 (2) 这一过程的 P － t 图像和 v － t 图像如图所示： 2 ．以恒定加速度启动： (1) 运动过程分析 (2) 这一过程的 P － t 图像和 v － t 图像如图所示： 特别提醒： (1) 机车以恒定加速度启动时，匀加速结束时的速度，并未达到整个过程的最大速度 v m 。　 (2) P ＝ F v 中因为 P 为机车牵引力的功率，所以对应的 F 是牵引力并非合力，这一点在计算时极易出错。 　　　 　 两轮平衡车 ( 如图所示 ) 广受年轻人的喜爱，它的动力系统由电池驱动，能够输出的最大功率为 P 0 ，小明驾驶平衡车在水平路面上沿直线运动，受到的阻力恒为 F f 。已知小明和平衡车的总质量为 m ，从启动到达到最大速度的整个过程中，小明和平衡车可视为质点，不计小明 典例 2 对平衡车做的功。 设平衡车启动后的一段时间内是由静止开始做加速度为 a 的匀加速直线运动，则 ( 　　 ) A 　 〔 对点训练 2〕 　 ( 多选 ) 一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前 5 s 内做匀加速直线运动， 5 s 末达到额定功率，之后保持额定功率运动，其 v － t 图像如图所示。已知汽车的质量为 m ＝ 2×10 3 kg ，汽车受到地面的阻力为车重的 0.1 倍 ( 取 g ＝ 10 m/s 2 ) 则 ( 　　　 ) A ．汽车在前 5 s 内的牵引力为 4×10 3 N B ．汽车在前 5 s 内的牵引力为 6×10 3 N C ．汽车的额定功率为 60 kW D ．汽车的最大速度为 30 m/s BCD 　 核心素养提升 应用功率公式 P ＝ F v 的解题技巧 　　　　 ( 多选 ) 宇航员在地面进行素质训练时，抓住秋千杆由水平状态开始下摆，如图所示，在到达竖直状态的过程中，下面说法正确的是 ( 　 　 ) AD 　 案 例 A ．宇航员受到的向心力在逐渐变大 B ．重力对宇航员做功的平均功率为零 C ．重力对宇航员做功的瞬时功率逐渐增大 D ．由于杆的拉力方向始终与宇航员的速度方向垂直，所以拉力对宇航员做的功为零