陜西省石泉縣高中物理 第3章 動(dòng)能的變化與機(jī)械功 3.2 功率教案 滬科版必修2

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1、功率與機(jī)車的啟動(dòng)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．理解功率的概念，能應(yīng)用功率公式進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算．2．正確理解公式的意義，并能進(jìn)行計(jì)算和解釋有關(guān)現(xiàn)象．3．知道什么是瞬時(shí)功率和平均功率、實(shí)際功率和額定功率，會(huì)在具體問(wèn)題中計(jì)算瞬時(shí)功率和平均功率．4．熟悉機(jī)車啟動(dòng)的兩種方式?！疽c(diǎn)梳理】要點(diǎn)一、功率要點(diǎn)詮釋：1．物理意義功率是表示做功快慢的物理量。所謂做功快慢的實(shí)質(zhì)是物體（或系統(tǒng)）能量轉(zhuǎn)化的快慢。2．功率的大小力做的功和做這些功所用時(shí)間的比值叫功率，即：P==Fvcosα，其中α是力與速度間的夾角這兩種表達(dá)形式在使用中應(yīng)注意：(1)是求一個(gè)力在t時(shí)間內(nèi)做功的

2、平均功率。(2)P=Fvcosα有兩種用法：①求某一時(shí)刻的瞬時(shí)功率。這時(shí)F是該時(shí)刻的作用力大小，v取瞬時(shí)值，對(duì)應(yīng)的P為F在該時(shí)刻的瞬時(shí)功率；②求某一段時(shí)間內(nèi)的平均功率。當(dāng)v為某段時(shí)間（位移）內(nèi)的平均速度時(shí)，要求在這段時(shí)間（位移）內(nèi)F為恒力，對(duì)應(yīng)的P為F在該段時(shí)間內(nèi)的平均功率。3.說(shuō)明（1）功率和功一樣，它也是屬于力的。說(shuō)到“功率”必須說(shuō)是哪個(gè)力的功率。如：重力的功率、拉力的功率、阻力的功率、彈力的功率等。（2）平均功率描述的是做功的平均快慢程度，因此說(shuō)平均功率必須說(shuō)明是哪段時(shí)間（或哪段位移上）的平均功率。而瞬時(shí)功率描述的是做功瞬間的

3、快慢程度，因此說(shuō)瞬時(shí)功率必須說(shuō)明是哪個(gè)時(shí)刻（或哪個(gè)位置）的瞬時(shí)功率。（3）在國(guó)際制單位中功率的單位是W（瓦）。（4）功率是標(biāo)量。功率的正負(fù)（僅由α角決定）表示是力對(duì)物體做功的功率還是物體克服外力做功的功率。（5）重力的功率可表示為PG=mgvy，即重力的瞬時(shí)功率等于重力和物體在該時(shí)刻的豎直分速度之積。4.額定功率與實(shí)際功率發(fā)動(dòng)機(jī)銘牌上的功率即為額定功率，它是指動(dòng)力機(jī)械正常工作時(shí)的最大輸出功率；實(shí)際功率是機(jī)械實(shí)際工作時(shí)的功率。正常工作時(shí)，機(jī)器的實(shí)際功率不應(yīng)超過(guò)它的額定功率值。要點(diǎn)二、關(guān)于汽車的運(yùn)動(dòng)分析要點(diǎn)詮釋：(1)對(duì)機(jī)車等交通工具類

4、問(wèn)題，應(yīng)明確P＝F·v中，P為發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率，機(jī)車正常行駛中實(shí)際功率小于或等于其額定功率；F為發(fā)動(dòng)機(jī)(機(jī)車)的牽引力；v為機(jī)車的瞬時(shí)速度．(2)機(jī)車以恒定功率啟動(dòng)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程．故機(jī)車達(dá)到最大速度時(shí)a＝0，，，這一啟動(dòng)過(guò)程的關(guān)系圖像如圖所示．(3)機(jī)車以恒定加速度啟動(dòng)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程設(shè)機(jī)車保持以加速度a做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t：．則，此時(shí)速度．這一啟動(dòng)過(guò)程的關(guān)系圖像如圖所示．說(shuō)明：（1）當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率P一定時(shí)，牽引力與速度v成反比，即，但不能理解為v趨于零時(shí)牽引力F可趨近于無(wú)窮大；也不能理解為當(dāng)F趨于零時(shí)v可趨于無(wú)窮大。要受到機(jī)器構(gòu)造上的

5、限制。（2）用P=Fv（此時(shí)cosα=1）分析汽車的運(yùn)動(dòng)時(shí)，要注意條件。如果汽車啟動(dòng)時(shí)可以看作勻加速直線運(yùn)動(dòng)，阻力可看作大小不變的力，則汽車的牽引力F的大小不變，由P=Fυ可知發(fā)動(dòng)機(jī)的功率是逐漸增大的。但是當(dāng)功率達(dá)到額定功率時(shí)不再增大，由P=Fυ可知牽引力F將逐漸減小，即汽車啟動(dòng)時(shí)做勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是有限度的。在發(fā)動(dòng)機(jī)功率不變的條件下，汽車加速運(yùn)動(dòng)的加速度將不斷減小?！镜湫屠}】類型一、關(guān)于平均功率和瞬時(shí)功率例1、質(zhì)量m=2kg的物體從靜止開(kāi)始自由下落，取g=10m/s2，求：（1）重力G在t=3s內(nèi)對(duì)物體做的功；（2）重力G在t=

6、3s內(nèi)對(duì)物體做功的平均功率；（3）在3s末，重力G對(duì)物體做功的瞬時(shí)功率?！舅悸伏c(diǎn)撥】物體只在重力作用下從靜止開(kāi)始做自由落體運(yùn)動(dòng)，由運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)可知，物體在3s內(nèi)的位移和物體在3s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）物體在t=3s內(nèi)的位移x=at2=×10×9=45(m)重力在t=3s內(nèi)對(duì)物體所做的功為：W=mgx=20×45=900(J)（2）重力在t=3s內(nèi)對(duì)物體做功的平均功率：也可以這樣計(jì)算：物體在t=3s內(nèi)的平均速度平均功率：=mg·=20×15=300（W）（3）物體在3s末的速度v=at=10×

7、3=30(m/s)在3s末，重力對(duì)物體做功的瞬時(shí)功率為：P=mgv=20×30=600（W）【總結(jié)升華】為平均功率公式；在P=Fvcosα公式中，如果v是瞬時(shí)速度得到的是瞬時(shí)功率，若v是平均速度得到的是平均功率，注意它們之間的區(qū)別與聯(lián)系。舉一反三【變式】在足夠高的樓頂上，以水平初速度v0=20m/s拋出一個(gè)質(zhì)量m=0.5kg的鐵球，不計(jì)空氣阻力，g取10m/s2。（1）拋出后的第2s內(nèi)，鐵球重力做功____________J，平均功率為_(kāi)___________W。（2）在拋出后的第2s末，鐵球重力的瞬時(shí)功率為_(kāi)___________

8、W?！窘馕觥胯F球拋出后只受重力作用，重力做功與路徑無(wú)關(guān)。（1）拋出后的第2s內(nèi)，鐵球沿重力方向下落的高度為Δh=gt22-gt12=×10×22-×10×12=15(m)所以重力在第2s內(nèi)做的功為W=mgΔh=0.5×10×15=75