粤教高中物理必修2第四章第七节《功率》导学案

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1、2019最新粤教版高中物理必修 2第四章第七节功率导学案课前自主预习1.功率的概念(1)定义：功跟完成这些功所用时间的比值叫做 ，是表示物体做功 的物理量, 也可以表示能量转化的快慢 ，是标量。(2)公式：P =W这是物体在t时间内的。tP = Fv cosot，当v是瞬时速度，P是,若v是平均速度,P是 , a是F与v方向间的夹角。重力的功率可表示为 PG = mgvy，即重力的瞬时功率等于重力和物体在该时刻的竖直 分速度之积。(3)功率的单位：在国际单位制中，功率的单位是 ,1W=.2 .额定功率和实际功率：发动机铭牌上的额定功率 ，指的是该机正常工作时的最大输出功率，并不是任何时候发动机

2、的功率都等于额定功率。实际输出往往 这个数值。但在 特殊情况下，如汽车越过障碍时，可以让实际功率短时间大于额定功率，否则容易损坏机器。3 .关于功率公式P=Fv的讨论发动机的功率等于牵引力的功率(1)在功率P一定时，力F与速度v成，即做功的力越大 淇速度就越小，当 汽车发动机的功率一定时，要增大牵引力，就要减小速度，所以汽车上坡时，司机采用换挡的 方法减小速度来得到较大的牵引力。(2)当力F一定时，功率P与速度v成，即速度越大，功率越大：速度越小， 功率越小。当汽车以一定的牵引力加速运动时，必须加大油门以增大功率。4 .(单选)下列关于功率的叙述中正确的是()A.做功多的汽车，功率一定大B.功

3、率大的汽车，做功一定快C.功率大的汽车，牵引力一定大D.功率大的汽车，载货一定多解析：由功率是反映力做功的快慢可知选项A错,B对；由P=F v,当v一定时，FaP,可知选项C错；功率的大小与载货多少没有直接关系，选项D错.答案：B5 .(单选)当起重机的功率增大时，将同一重物举到同样的高度所需的时间比原来()A.减小 B.增加 C.不变 D.无法确定解析：P=3得t=W，当W一定时NP,可知选项A对.答案：A答案：1.(1)功率 快慢J/s2.小于或等于 3.(2)平均功率瞬时功率平均功率 (3) W图 4-7-1图 4-7-2(1)反比 (2)正课堂互动探究知识点1功率的理解与计算新知探究如

4、图4-7-1所示的起重器，第一台起重机在一分钟内把一吨的货物提到预定的高度，第二台起重机只用 30秒就可以做相同的功，则我们说第一台起重机做功比第二台起重机做功 。用挖土机挖土(如图 4-7-2所示)，与人工挖土相比，在同样的时间内挖土机做的功比人做的功多,挖土机做功比人做功 。做功的快慢既与 有关，也与做功的 有关。答案：慢，快，做功，时间 重点归纳对功率的理解6 .功率的推导式WFscos由 P=-f与 W= Fscos %有 P=1= Fvcos a.7 . P = W与P = Fvcos疝勺关系(i)p=w是功率的定义式，适用于任何情况下功率的计算，一般用于求解某段时间内的平 均功率.

5、(2)P= Fvcos o通常用来计算瞬时功率，也可用来计算平均功率.若 v表示物体运动某一 时刻的瞬时速度，则P表示该时刻的瞬时功率.若v表示物体运动某时间间隔的平均速度，则P表示该时间间隔的平均功率.(a为力和瞬时速度的夹角)(3)提到功率时要明确是哪个力的功率.汽车的功率是指汽车牵引力的功率，起重机吊起货物的功率就是钢丝拉力的功率.例1(双选)关于功率的概念，下面的说法中正确的是()A.功率是描述力对物体做功多少的物理量B.由P = W可知,在相同的时间内做功越多，功率越大C.若力和速度方向相同，由P=Fv可知,力越大 速度越大，则功率越大D.某个力对物体做功越多，它的功率就一定越大解析

6、：功率是描述力对物体做功快慢的物理量，选项A错；功率的大小除了和功有关以外还和时间有关，故D错.答案：BC触类旁通1. 1.质量是2 kg的物体，受到24 N竖直向上的拉力，由静止开始运动，经过5 s,(g取10m/s2)求：(1)5 s内拉力对物体所做的功的多少；图 4-7-3(2)5 s内拉力的平均功率；(3)5 s末拉力的瞬时功率.解：物体受力情况如图4-7-3所示，其中F为拉力,mg为重力.物体受个大小为4 N的合力，方向向上.a=Fmg=2 m/s2由牛顿第二定律可知物体的加速度为5 s内物体的位移s为1212s= 2at = 2 2 X5 m = 25 m5 s末物体速度为v= a

7、t= 2 X5 m/s= 10 m/s115 s内物体的平均速度为 v =2v= 2M0 m/s = 5 m/s(1)5 s内拉力F对物体所做的功为W= Fs=24 25 J=600 J(2)5 s内拉力的平均功率为P =F v = 24 5 W= 120 W(3)5 s末拉力的瞬时功率为P=Fv = 24X10 W=240 W.知识点2机车启动问题新知探究如图4-7-4所示，汽车在爬坡时，司机有时要通过换 挡来降低车速，这样增大牵引力，如果汽车上坡时仍要保 持原来白速度，司机要加大油门。汽车换挡可以控制 ，变换油门可以控制汽车牵引 力的_,而，三者相互制约。答案：牵引力，功率，P = Fv重

8、点归纳图4-7-4对机车启动问题的理解1 .对机车等交通工具，应明确公式 P=F v中,P为发动机的 功率，机车正常行驶中实 际功率小于或等于其额定功率，F为发动机（机车）的 ,v为机车的 2 .机车以恒定功率起动的运动过程。加速度逐渐减小匀速直I线运动的变加速运动机车达到最大速度时a=0,F=f, P = Fv m = fvm,这一起动过程的 v-t关系如图4-7-5中左图所示。3 .机车以恒定加速度起动的运动过程这一运动过程的v-t关系如图4-7-5中右图所示。图 4-7-5例2 一辆汽车的额定功率为100 kW,质量为1.0X 104 kg,设阻力恒为车重的0.1倍,g取10 m/s2,

9、求：(1)若汽车保持恒定功率运动，启动后能达到的最大速度是多大？(2)若汽车保持以0.5 m/s2的加速度匀加速运动时，其匀加速运动能维持多长时间？当汽车行驶前速度为8 m/s时，汽车的加速度有多大？解：当a= 0,即F=Ff时速度最大，由P= Fv得P _P_100 M03vm=F=kmg = 0.1 1.0 104X10 m/s= 10 m/s(2)当汽车以a= 0.5 m/s2匀加速运动时牵引力 F1=Ff+ ma = kmg + ma= 1.5 M04 N设达到额定功率P时的速度为V1丽P_ 100 M0320则 V1=F?=TT1? m/s= Tm/s由公式v=at得匀加速运动维持时

10、间为t= 13.3 sa当汽车行驶速度为 V2= 8 m/s,汽车已达到额定功率P则 F2=E=100 j0 N=1.25 104 N V28故此时汽车加速度为a=F2mFf = 0.25 m/s2触类旁通2. (2011年佛山一中期末)一种氢气燃料的汽车，质量为m = 2.0X 103 kg,发动机的额定 输出功率为80 kW,行驶在平直公路上时所受阻力恒为车重的0.1倍.若汽车从静止开始先匀加速启动，加速度的大小为a= 1.0 m/s2.达到额定输出功率后，汽车保持功率不变又加速行驶了 800 m,直到获得最大速度后才匀速行驶.(取g= 10 m/s2)试求：(1)汽车的最大行驶速度；(2

11、)汽车从静止到获得最大行驶速度所用的总时间.解：(1)当汽车的牵引力与阻力平衡时，汽车达到最大行驶速度，设最大行驶速度为 Vm,有P= Fvm,F= f = kmg,k = 0.1由以上各式解得 Vm = 40 m/s（2）设汽车达到额定输出功率时的速度为v,从静止到匀加速运动阶段结束所用时间为ti,则有F f = ma,P= Fv,v= ati,解得 F= 4 000 N,v= 20 m/s,ti = 20 s设汽车达到额定输出功率后，以恒定功率加速行驶的时间为t2,由动能定理有Pt2 fs = 2mvm _ 2mv2解得t2=35 s所以，总时间为t=t1+t2=55 s.方法技巧易错易混

12、实验透视易错易混平均功率与瞬时功率的比较内容 项目定义公式类比物 理量平均功率在一段时间内或某一 过程中做功的快慢W D匚一P=*或 P= F v平均速度、平均加速 度瞬时功率物体在某一时刻或某 一位置时做功的快慢P=Fv,v为某时刻的 速度瞬时速度、瞬时加速 度例3将一质量为 m的物体从离平地 h距离的高处，以速度V。水平抛出，求在物体从抛出 到落地过程中重力的功率和物体刚要落地时重力的功率（不计空气阻力）。,刚要落地时是求重力的瞬时功率，分别解析：从抛出到落地过程是求重力的平均功率 用公式 P=W/t,P=FvCOs a,求解.平抛运动过程中重力做的功为：W=mgh平抛运动的时间：t=,2

13、h从抛出到落地过程中重力的（平均）功率为:物体刚要落地时竖直分速度为：vy = gt = J2gh .刚要落地时重力的功率为：P = mg+vy = mg J 2gh答案:mg J2gh触类旁通3.（单选）一个质量为 m的小球做自由落体运动，那么，在前t s内重力对它做功的平均功率P及在t s末重力做功的瞬时功率P分别为（C ）A. P = mg2t2,P=2mg2t2 B. P = mg2t2,P= mg2t2C. P = 2mg2t,P= mg2t D. P = mg2t,P= 2mg2t解析：前t s内小球下落的高度为h=2gt2,重力做功为Wg= mgh = 2mg2t2,所以重力在t

14、Vg 12s内的平均功率为 P =一厂=2mg t；在t s末小球的瞬时速度为 v= gt,所以t s末重力的瞬时功率为 P=mgv=mg2t.答案：C随堂练习一、单项选择题1 .下列关于功率的叙述中正确的是 （）A.做功多的汽车，功率一定大8 .功率大的汽车，做功一定快C.功率大的汽车，牵引力一定大D.功率大的汽车，载货一定多解析：由功率是反映力做功的快慢可知选项A错,B对；由P=F v,当v一定时，F8P,可知选项C错；功率的大小与载货多少没有直接关系，选项D错.答案：B9 .当起重机的功率增大时，将同一重物举到同样的高度所需的时间比原来 （）A.减小 B.增加 C.不变 D.无法确定解析：P=W，得t=W，当W一定时 Np,可知选项A对.答案：A10 一辆汽车以速率 v沿倾角为。的斜坡匀速上行，若保持牵引力的功率不变，它能以3v 在同一斜坡上匀速下行，则汽车与斜坡间的动摩擦因数为（）A. 2cot OB. sin 0 C. cos 0 D. 2tan 0解析：当汽车匀速上行时有P= （mgsin 9+科mgcos。）消匀速下行时，有P=（科mgos。一mgsin 0 ）:极导2tan 0 .答案：D二.双项选择题11 假设汽车以额定功率在水平路面上行驶，所受阻力大小不变，则它不可能做（AB ）A.匀加速直线运动 B.匀减速直线运动C.匀速直线运动D.变加