教科版高中物理必修第二册第四章机械能及其守恒定律课时PPT课件

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2　功　率基础探究合作探究实践应用基础探究 形成概念·掌握新知知识点一　功率的含义1.定义:力对物体所做的功W与做功所用时间t的 叫作功率。2.定义式:P= 。3.单位:在国际单位制中,功率的单位是 ,简称 ,符号是 。1 W=1 J/s,1 kW=103 W。情境化导学比值瓦特瓦W平均瞬时5.物理意义:功率是表示做功 的物理量。快慢知识点二　额定功率1.额定功率:机械可以长时间正常工作允许输出的 功率。2.实际功率:机械实际工作时的输出功率,可以小于或等于额定功率,而不允许 超过额定功率。知识点三　输出功率、作用力和速度之间的关系1.关系式:P= 。2.适用条件:力F与物体的运动方向在同一条直线上。3.P与v的对应关系:v为某段时间内的平均速度时,P为平均功率;v为瞬时速度时,P为 功率。4.应用:汽车上坡时司机要用“换挡”的办法,减小速度,来得到 的牵引力。要提高各种交通工具的最大行驶速度,就要考虑减小 和提高发动机的 。最大长时间Fv瞬时较大运动阻力额定功率思考与自测1.思考判断(1)某机械工作时的实际功率一定比额定功率小。(　 　)(2)机械可以在实际功率等于额定功率的情况下长时间工作。(　 　)(3)物体的速度为v,则重力的功率一定是mgv。(　 　)(4)汽车的速度越大,牵引力的功率也越大。(　 　)(5)汽车以恒定功率启动时,加速度减小。(　 　)×√××√2.思维探究(1)去过泰山的同学会遇到挑山工,假设挑山工和缆车将相同的货物运至同一地点,如图所示,两者对货物做的功相同吗?做功的功率相同吗?答案:相同;缆车的功率远大于挑山工的功率。(2)当发动机的输出功率P一定时,牵引力F和速度v之间有什么关系?汽车上坡的时候,为什么司机常用换挡的方法来减小速度?答案:根据公式P=Fv可知,P一定时,物体的运动速度v与牵引力F成反比。汽车上坡时需要较大的牵引力,故必须减小运动速度。合作探究 突破要点·提升关键要点一　对功率的理解与计算问题情境观察下列图片,回答下列问题。(1)如图甲的小吊机1 min可以将四袋水泥提到楼顶,而图乙的塔吊1 min可以将几吨重的钢材提到同样的楼顶,哪个做的功多?答案:(1)塔吊。(2)生活中我们常说小吊机干活太慢了,塔吊干活就是快,从物理上讲这是什么意思?答案:(2)在物理学中这是指做功的快慢。观察下列图片,回答下列问题。(3)做功的快慢叫功率,已知在时间t内,力做的功为W,它的功率P应该如何表示?(4)根据功的一般公式W=Fxcos α,功率P还可以写为什么形式?归纳拓展[例1] 质量为m=0.5 kg的物体从高处做自由落体运动,则:(g取10 m/s2)(1)在运动t=4 s内重力对物体做的功是多少?答案:(1)400 J(2)这4 s内重力对物体做功的平均功率是多少?答案:(2)100 W(3)4 s末,重力对物体做功的瞬时功率是多少?解析:(3)4 s末,重力对物体做功的瞬时功率P=Gv=Ggt=5×10×4 W=200 W。答案:(3)200 W学习笔记计算功率应该注意的问题(1)首先应该明确所求的功率是平均功率还是瞬时功率,计算平均功率与瞬时功率选择的公式不同。(2)求平均功率时,应明确是哪一段时间内的平均功率;求瞬时功率时,应明确是哪一时刻的瞬时功率。(3)应该明确是哪一个力对物体做功的功率,是动力还是阻力,是恒力还是变力等。不同情况应选择不同的公式。[针对训练1] 起重机沿竖直方向以大小不同的速度两次匀速吊起质量相等的货物,则两次起重机对货物的拉力和起重机的功率大小关系是(　 　)A.拉力不等,功率相等B.拉力不等,功率不等C.拉力相等,功率相等D.拉力相等,功率不等D解析:货物两次都做匀速直线运动,故竖直方向上合力为零,即拉力等于货物的重力,故两次拉力相等,功率P=Fv=mgv,因速度不等,故功率不等,故D正确。要点二　机车启动的两种方式问题情境汽车的启动方式有两种:一种是以恒定的功率启动;另一种是以恒定的加速度启动。(1)用公式P=Fv研究汽车启动问题时,力F是什么力?答案:(1)汽车的牵引力。(2)以恒定功率启动时,汽车的加速度变化吗?做什么运动?答案:(2)根据P=Fv,v增大,F减小,加速度减小,故加速度变化,汽车做变加速运动。(3)汽车匀加速启动的过程能否一直持续下去?答案:(3)不能。汽车匀加速启动,F不变,v增大,P增大。当P=P额时,匀加速运动结束。归纳拓展(1)火车在水平轨道上行驶的最大速度vm;答案:(1)30 m/s(2)当行驶速度为v=20 m/s时,机车发动机的功率已经为额定功率,此时加速度a的大小。答案:(2)0.1 m/s2学习笔记用公式P=Fv处理机车启动问题时的注意事项(1)公式P=Fv中的F指的是机车的牵引力,而不是合外力。(2)只有机车匀速运动时,牵引力F才等于它受到的阻力f大小。(3)机车以恒定加速度启动时,匀加速结束时的速度并没有达到最终匀速运动的速度vm。[针对训练2] (多选)假如某动车组的额定功率为P,该动车组开始时保持额定功率不变启动,达到最大速度vm后匀速直线行驶。行驶过程中阻力f不变,下列说法正确的是(　 　)ACD实践应用 拓展延伸·凝练素养模型·方法·结论·拓展“数形结合”思想的应用功率经常结合图像、牛顿运动定律等知识综合出现,求解此类图像问题的关键是获取图像信息,并将图像信息和相应的物理过程对应。常见以下几种情况:若已知速度随时间的变化规律,根据P=Fv可知恒力的功率随时间的变化规律。若P-t图线是倾斜的直线,表示功率随时间均匀变化;若P-t图线平行于时间轴,说明功率不随时间变化。P-t图线与时间轴围成的图形的面积表示该段时间内所做的功。BCDA.汽车在前5 s内的牵引力为4×103 NB.汽车在前5 s内的牵引力为6×103 NC.汽车的额定功率为60 kWD.汽车的最大速度为30 m/s科学·技术·社会·环境涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机是一种涡轮发动机。特点是完全依赖燃气流产生推力,通常用作高速飞机的动力。涡轮喷气发动机分为离心式与轴流式两种,相比离心式涡轮喷气发动机,轴流式具有横截面小、压缩比高的优点,当今的涡轮喷气发动机均为轴流式。涡轮喷气发动机应用喷气推进,避免了火箭和冲压喷气发动机固有的弱点。因为采用了涡轮驱动的压气机,所以在低速时发动机也有足够的压力来产生强大的推力。涡轮喷气发动机按照“工作循环”工作。它从大气中吸进空气,经压缩和加热这一过程之后,得到能量和动量的空气以高达610 m/s 的速度从推进喷管中排出。在高速气流喷出发动机时,带动压气机和涡轮继续旋转,维持“工作循环”。涡轮发动机的机械布局比较简单,因为它只包含两个主要旋转部分,即压气机和涡轮,还有一个或者若干个燃烧室。然而,并非这种发动机的所有方面都具有这种简单性,因为热力和气动力问题是比较复杂的。飞机速度低于大约724 km/h时,纯涡轮喷气发动机的效率低于螺旋桨型发动机的效率,因为它的推进效率在很大程度上取决于它的飞行速度;因而,纯涡轮喷气发动机适合较高的飞行速度。然而,由于螺旋桨的高叶尖速度造成的气流扰动,在速度大于563 km/h时使螺旋桨效率迅速降低。这些特性使得一些以中等速度飞行的飞机不用纯涡轮喷气装置而采用螺旋桨和燃气涡轮发动机的组合——涡轮螺旋桨式发动机。[示例] 一种采用电力和内燃机双动力驱动的新型列车的质量为M,当它在平直的铁轨上行驶时,若只采用内燃机驱动,发动机额定功率为P1,列车能达到的最大速度为v1;列车行驶在倾角为θ的坡道上时,为了保证列车上坡时有足够大的动力,需改为电力驱动,此时发动机的额定功率为P2。已知列车在坡道上行驶时所受铁轨的阻力是在平直铁轨上行驶的k倍,重力加速度为g,求列车在坡道上能达到的最大速度为多大。课堂小结·思维导图点击进入 课时作业·巩固提升