高中物理人教版 (新课标)必修23.功率教课ppt课件

这是一份高中物理人教版 (新课标)必修23.功率教课ppt课件，共35页。PPT课件主要包含了物理意义，功率的种类，功率与速度，vB22gh，s＝½at2＝2m，v＝at＝2ms，以恒定功率启动，在额定功率下运动，先变加速再匀速，速度-时间图象等内容，欢迎下载使用。

力对物体做功的时候,有快慢之分吗?
如何来比较做功的快慢呢?
一个力做了50J的功,所用的时间是5s;
另一个力做了100J的功,所用的时间是20s
W1/t1=50J/5s=10J/s
W2/t2=100J/20s=5J/s
1.定义式：P=W/t
2.单位:瓦特(W)1W=1J/s
功率是表示力做功快慢的物理量,在数值上等于力在单位时间内对物体所做的功.
4.性质:功率是标量,但有正负,大小只看绝对值
1.额定功率：指一些动力机械在正常条件下可以长时间工作的最大功率
2.实际功率：指一些动力机械在工作中实际输出的功率
机器正常工作时实际功率总是小于或等于额定功率，机器只能在短暂时间内实际功率略大于额定功率，但不允许长时间超过额定功率．
平均功率：描述力在一段时间内做功的快慢。 对应一段时间或一个过程。
瞬时功率：如果时间t足够小，V表示某时刻的瞬时速度P就表示该时刻的瞬时功率。对应某一时刻或某一位置。
如果物体沿位移方向受的力是F，从计时开始到时刻t这段时间内，发生的位移是 S，则力在这段时间所做的功W=_________,
根据根据功率的定义式,有P=_____=_________.
由于S/t=v,于是上式可以写成P= FV
1.若F是某个力，则P是某个力的功率；若F为合外力，则P为合外力的功率。
2.若v为平均速度，则P为平均功率，若v为瞬时速度，则P为瞬时功率。
3.对汽车而言，F指的是牵引力，不是合外力。
1.当P一定时，力F和速度V有什么关系？
2.当V一定时，力F和功率P有什么关系？
3.当F一定时，功率P和速度V有什么关系？
P一定时，F与v成反比
F一定时，P与v成正比（匀变速运动）
v一定时，F与P成正比（匀速运动）
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 为发动机的牵引力，v为汽车的瞬时速度
拓展：当力和位移之间有一夹角时，如何表示功率？
(1)F可以是恒力，也可以是变力(2)v可以是瞬时速率,也可以是平均速度大小
（4）若力和速度在一条直线上，上式可化为 Pt=F·vt
（5）由公式P=Fvt可知，当功率一定时，即时速度越大，则作用力越小；反之，作用力越大，速度越小。汽车上坡时要慢速行驶就是这个原因。
对于机动车辆的功率Ｐ＝Ｆｖ（因Ｆ与Ｖ同向）Ｆ是牵引力，Ｐ即为牵引力的功率，Ｆ并非机车的合外力。
(3) α是F与v的夹角
例1.如图示,质量为m的小滑块,由静止开始从倾角为θ的光滑斜面上高为h 的A 点滑到斜面的底端B点，求：（1）滑块由A 点到B点的过程中，重力的平均功率；
（2）滑块到达B点时重力的瞬时功率
解：设滑块到达B点时的速度为vB ，经历的时间为t
提示：两种情况中拉力对人做的功一样，第二种情况拉力除对人做功外，又对另一只小船也做了功，所以W2＞W1．由于所用时间一样，所以P2＞P1．
例2.一个小孩站在船头，按应当为图中两种情况用同样大小力拉绳，经过相同的时间t（船未碰撞），小孩所做的功W1、W2及在时间t内小孩拉绳的功率 P1、P2的关系为（ ） A．W1＞W2，P1= P2 B．W1＝W2，P1＝P2 C．W1＜W2，P1＜P2 D．W1＜W2，P1= P2
练习1.某人用同一水平力F先后两次拉同一物体，第一次使此物体沿光滑水平面前进s距离，第二次使此物体沿粗糙水平也前进s距离，若先后两次拉力做的功为W1和W2，拉力做功的功率是P1和P2，则( )A.W1=W2，P1=P2 B.W1=W2，P1＞P2 C.W1＞W2，P1＞P2 D.W1＞W2，P1=P2
练习2.如图所示，质量为lkg的物体与平面间摩擦系数μ=0.1（g取10m／s2），在2N水平拉力作用下由静止开始运动了2s，求这段时间内拉力、摩擦力、重力、支持力的平均功率及2s末的即时功率各为多少？
解析：a=(F-f)/m =1m／s2
外力 F做功功率平均值为：p1＝W/t=Fs/t=2W 2s末即时功率为：P1/=Fv＝4 W
摩擦力做功功率平均值：P2=fs/t=1W 2 s末即时功率为：P2/=fv= 2 W
重力与支持力N由P=Fvcsθ知：功率都为0．
练习3.长为L的细线一端固定在O点，另一端系一质量为m的小球，开始时，细线被拉直，并处于水平位置，球处在0点等高的A位置，如图所示，现将球由静止释放，它由A运动到最低点B的过程中，重力的瞬时功率变化的情况是（ ）A.一直增大 B.一直减小 C.先增后减 D.先减后增
解析:小球在A位置时速度为零，重力的瞬时功率为零，到达B位置时，速度达到最大,
方向水平向左，与重力夹角为900，PB＝0，由于两个极端位置瞬时功率均为0，故可判断C正确．
四.汽车的两种启动问题
由公式P=Fv和F-Ff=ma知，由于P恒定，随着v的增大，F必将减小，a也必将减小，汽车做加速度不断减小的加速运动，直到F=Ff，a=0，这时v达到最大值.　　　　
可见以恒定功率启动一定不是匀加速。这种加速过程发动机做的功只能用W=Pt计算，不能用W=Fs计算（因为F为变力）。
P=P额不变F2 = P额/vm =f a=0 v= vm
1.当F=Ff时速度最大
解：汽车在水平路面行驶达到最大速度时牵引力F等于阻力f，即Pm=fvm，而速度为v时的牵引力F=Pm/v，再利用F-f=ma，可以求得这时的a=0.50m/s2
例.质量为2t的农用汽车，发动机额定功率为30kW，汽车在水平路面行驶时能达到的最大时速为54km/h。若汽车以额定功率从静止开始加速，当其速度达到v=36km/h时的瞬时加速度是多大？
练习4.下列关于汽车运动的论述，不正确的是( )A.汽车以额定功率启动后做变加速运动，速度、加速度均逐渐增大B.汽车以额定功率启动后做变加速运动，速度逐渐增大；加速度逐渐减小，加速度为0时，速度最大C.汽车匀速行驶时最大允许速度受发动机额定功率限制，要提高最大允许速度，必须增大发动机的额定功率D.汽车在水平路面上以额定功率P行驶，则当牵引力F与阻力f平衡时，汽车的最大速度vm=P/f
练习5.  列车在恒定功率机车的牵引下，从车站出发行驶5分钟，速度达到20m/s，那么在这段时间内，列车行驶的路程（   ）  A.一定小于3km        B.一定等于3km  C.一定大于3km        D.不能确定
解：画出运动的v-t图象如图示，
若为匀变速运动，则图象如图示， 位移为3km，故选C
2.以恒定的牵引力加速启动
(1)由公式P=Fv和F-f=ma知，由于F恒定，所以a恒定，汽车做匀加速运动，而随着v的增大，P也将不断增大，直到P达到额定功率Pm，功率不能再增大了。这时匀加速运动结束，，此后汽车要想继续加速就只能做恒定功率的变加速运动了。
(2)可见恒定牵引力的加速时功率一定不恒定。这种加速过程发动机做的功只能用W=Fs计算，不能用W=Pt计算（因为P为变功率）。
(3)注意：匀加速结束时机车的速度并不是最后的最大速度。此时F＞f，之后还要在功率不变的情况下变加速一段时间才达到最后的最大速度Ｖｍ。
汽车先做匀加速运动，再做变加速运动。
a=(F1-f )/m 不变v=at ↑P= F1 v ↑
P=P额 不变v ↑F = P额 / v　↓ a=(F-f )/m　↓
P=P额 不变F2 = P额/vm =f a=0 　v= vm
2.由静止开始以恒定的牵引力F启动
2.先匀加速再变加速最后匀速
例.质量4t的机车，发动机的最大输出功率为100kW，运动阻力恒为2×103N，试求；（1）当机车由静止开始以0.5m/s2的加速度沿水平轨道做匀加速直线运动的过程中，能达到的最大速度和达到该最大速度所需的时间。
（2）若机车保持额定功率不变行驶，能达到的最大速度以及速度为10m/s时机车的加速度。
解答：（1）机车做匀加速直线运动时，有
Vt=25m/s t=50s
（2）机车行驶时运动形式不加限制而机车输出功率保持额定功不变时则可在大小等于阻力牵引力作用下做匀速直线运动，此时又有
例.质量为m = 4000kg的卡车，额定输出功率为P=60 kW。当它从静止出发沿坡路前进时，每行驶100 m，升高5m，所受阻力大小为车重的0.1倍，取g=10 m/s2 .试求：(1)卡车能否保持牵引力为8000 N不变在坡路上行驶？
(2)卡车在坡路上行驶时能达到的最大速度为多大？这时牵引力为多大？
(3)如果卡车用4000 N牵引力以12m/s的初速度上坡，到达坡顶时，速度为4 m/s,那么卡车在这一段路程中的最大功率为多少？平均功率是多少？
分析:汽车能否保持牵引力为8000 N上坡要考虑两点：第一，牵引力是否大于阻力？第二，汽车若一直加速，其功率是否将超过额定功率，依P=Fv解。本题考查了汽车牵引力恒定时功率的计算。不少同学在得到F > f + mgsinθ后，立即做出结论：汽车可以保持牵引力8000 N不变上坡；而没有考虑到汽车由于加速，速度不断增大，其功率不断增大，如果坡路足够长，这种运动方式是不允许的。
解：分析汽车上坡过程中受力情况如图所示：牵引力F,重力mg＝4×104N，f＝kmg＝4×103 N，支持力N，依题意sinθ＝5/100。
（1）汽车上坡时，若F＝8000N,而f＋mgsinθ＝4×103＋4×104×1/20＝6×103 N,即F> f +mgsinθ,汽车将加速上坡，速度不断增大，其输出功率P=Fv也不断增大，长时间后，将超出其额定输出功率，所以，汽车不能保持牵引力为8000N不变上坡。