《（新课标）2018-2019学年高考物理 2.3 功率学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（新课标）2018-2019学年高考物理 2.3 功率学案（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2.3功率学习目标核心凝炼1.知道功率的物理意义、定义式、单位。5个概念功率、额定功率、实际功率、平均功率、瞬时功率2个公式PPFv2种机车启动方式恒定功率启动，恒 定牵引力启动2.理解功率的导出式PFv的物理意义，并会利用功率的两个公式来解释现象和进行计算。3.理解平均功率和瞬时功率，了解平均功率、瞬时功率、额定功率、实际功率的区别与联系。 一、功率观图助学同学们爬山时遇到过挑山工和索道，假设挑山工和缆车将相同的货物运到山顶，两者对货物做的功相同吗？做功用的时间相同吗？做功的功率相同吗？1.定义：功W与完成这些功所用时间t的比值。2.定义式：P。3.单位：在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简
2、称瓦，用W表示。1 W1 J/s。4.标矢性：功率是标量。5.物理意义：表示物体做功快慢的物理量。6.额定功率与实际功率(1)额定功率：是动力机械可以长时间正常工作的最大输出功率。(2)实际功率：是动力机械实际工作时的输出功率。(3)关系：实际功率往往小于额定功率，但也可以在很短时间内大于额定功率。理解概念判断下列说法是否正确。(1)由公式P知，做功越多，功率越大。()(2)做相同的功，用时短的做功较快。()(3)发动机不能在实际功率等于额定功率情况下长时间工作。()(4)功率大，做功一定多。()二、功率与速度观图助学为什么汽车在水平路面上行驶时速度可以很大？而汽车爬坡时，常常换用低速挡，汽车
3、要减速，这又是为什么？1.功率、力和速度之间的关系(1)当F与v方向相同时，PFv(2)当F与v夹角为时，PFvcos 2.应用：由功率与速度关系式知，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成反比，要增大牵引力，就要减小速度。3.平均功率和瞬时功率(1)平均功率：时间t内功率的平均值，计算公式：和F。(2)瞬时功率：某一时刻功率的瞬时值，能精确地描述做功的快慢，计算公式：PFv，其中v为瞬时速度；当F与v夹角为时，PFvcos 。理解概念判断下列说法是否正确。(1)一个力对物体做功的功率，不一定等于这个力与受力物体运动速度的乘积。()(2)汽车的功率一定，
4、汽车的速度越大，牵引力就越大。()(3)汽车在高速公路上行驶，功率的大小与速度的大小无关。()(4)汽车的速度越大，牵引力的功率也越大。()公式P和PFv的理解观察探究如图1所示某部队正用吊车将一台坦克车从码头上吊起装上舰船。图1(1)将质量为m的坦克车以速度v匀速吊起，坦克车在t时间内匀速上升h高度。怎样计算吊车的功率？其瞬时功率是多少？(2)若坦克车在相同的时间t内，从静止开始以加速度a匀加速上升高度h时，该过程中吊车的平均功率是多少？其瞬时功率是多少？答案(1)吊车对坦克车做的功Wmgh。功率P；P瞬Fvmgv。(2)该过程中吊车的平均功率为P。其瞬时功率为P瞬Fv(mgma)at。探究
5、归纳1.公式P和PFv的比较PPFv 适用条件(1)功率的定义式，适用于任何情况下功率的计算，一般用来求平均功率(2)当时间t0时，可由定义式确定瞬时功率(1)功率的计算式，仅适用于F与v同向的情况，一般用来求瞬时功率(2)当v为平均速度时，所求功率为平均功率联系(1)公式PFv是P的推论(2)功率P的大小与W、t无关2.公式PFv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，应换低速挡减小速度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v与P成正比汽车在高速路上，加大油门增大输出功率，可以提高速度试题案例 例1
6、 关于功率公式P和PFv的说法中正确的是()A.由P知，只要知道W和t就可求出任意时刻的功率B.由PFv只能求某一时刻的瞬时功率C.由PFv知，随着汽车速度的增大，它的功率也可以无限制增大D.由PFv知，当汽车发动机功率一定时，牵引力与速度成反比解析利用公式P，知道W和t只能计算平均功率，选项A错误；当公式PFv中的v为瞬时速度时，求的是瞬时功率，当v为平均速度时，求的是平均功率，选项B错误；因为汽车的速度v不能无限制增大，汽车的功率也不能无限制增大，选项C错误；由PFv知，当汽车发动机功率一定时，牵引力与速度成反比，选项D正确。答案D例2 一台起重机将静止在地面上、质量为m1.0103 kg
7、的货物匀加速竖直吊起，在2 s末货物的速度v4 m/s。(取g10 m/s2，不计额外功)求：(1)起重机在这2 s内的平均功率；(2)起重机在2 s末的瞬时功率。解析设货物所受的拉力为F，加速度为a，则(1)由a得，a2 m/s2Fmgma1.010310 N1.01032 N1.2104 N2 s内货物上升的高度hat24 m起重机在这2 s内对货物所做的功WFh1.21044 J4.8104 J起重机在这2 s内的平均功率2.4104 W(2)起重机在2 s末的瞬时功率PFv1.21044.0 W4.8104 W答案(1)2.4104 W(2)4.8104 W计算功率应该注意的问题(1)
8、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 一个质量为m的小球做自由落体运动，那么，在前t时间内重力对它做功的平均功率及在t时刻重力做功的瞬时功率P分别为()A.mg2t2，Pmg2t2B.mg2t2，Pmg2t2C.mg2t，Pmg2tD.mg2t，P2mg2t解析前t时间内重力做功的平均功率mg2tt时刻重力做功的瞬时功率PFvmggtmg2t，
9、故C正确。答案C机车的启动问题观察探究汽车的启动方式有两种：1.以恒定的功率启动；2.以恒定的加速度启动。图2(1)用公式PFv研究汽车启动问题时，力F是什么力？(2)以恒定功率启动时，汽车的加速度变化吗？做什么运动？(3)汽车匀加速启动的过程能否一直持续下去？答案(1)F是汽车的牵引力。(2)汽车以恒定功率启动，根据PFv，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)不能。汽车匀加速启动，F不变，v增大，P增大。当PP额时，匀加速运动结束。探究归纳1.两种启动方式的过程分析(条件：水平路面、阻力F阻恒定)两种方式以恒定功率启动以恒定加速度启动Pt图和vt图OA段过程分析
10、vFa运动性质加速度减小的加速直线运动匀加速直线运动，维持时间t0AB段过程分析FF阻a0 F阻vF a运动性质以vm做匀速直线运动加速度减小的加速直线运动BC段FF阻a0F阻，以vm做匀速直线运动2.机车启动问题中几个物理量的求法(1)机车的最大速度vm的求法：机车以额定功率匀速运动时速度最大，此时牵引力F等于阻力Ff，故vm。(2)匀加速启动持续时间的求法：牵引力FmaFf，匀加速的最后速度v1，时间t。(3)瞬时加速度的求法：据F求出牵引力，则加速度a。试题案例 例3 (2018温州高一检测)在平直路面上运动的汽车的额定功率为60 kW，若其总质量为5 t，在水平路面上所受的阻力为510
11、3 N。(1)求汽车所能达到的最大速度；(2)若汽车以0.5 m/s2的加速度由静止开始做匀加速运动，则这一过程能维持多长时间？(3)若汽车以额定功率启动，则汽车车速v2 m/s时其加速度为多大？【思路点拨】(1)汽车速度达到最大的条件：a0，即FFf。(2)汽车以恒定加速度a匀加速运动的“收尾”条件：PP额，此时的速度为匀加速运动的最大速度。(3)汽车速度为v时牵引力F。解析(1)当汽车速度达到最大时，牵引力FFf，则由PFv得汽车所能达到的最大速度vmax m/s12 m/s。(2)汽车以恒定的加速度a做匀加速运动，能够达到的最大速度为v，则有Ffma得v m/s8 m/s由vat得这一过
12、程维持的时间t s16 s。(3)当汽车以额定功率启动达到2 m/s的速度时，牵引力F N3104 N，由牛顿第二定律得汽车的加速度a m/s25 m/s2。答案(1)12 m/s(2)16 s(3)5 m/s2(1)公式PFv中的F指的是机车的牵引力，而不是合外力。(2)只有机车在水平路面上匀速运动时，牵引力F才等于它受到的阻力Ff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 质量为m的汽车行驶在平直公路上，在运动中所受阻力不变，当汽车的加速度为a，速度为v时，发动机功率为P1；当功率为P2时，汽车行驶的最大速度为()A. B.C. D.
13、解析由题意知Ffma，P1Fv，由以上两式得f。当功率为P2时，汽车行驶的最大速度vm，B正确。答案B功率问题的实际应用在解决实际问题时，首先要读懂题目中所给出的信息，进而把实际问题转化为熟知的物理模型，然后根据题意结合相应的物理规律求解。例如以人们熟知的跳绳设置问题，分析求解时首先应该清楚运动员跳起到h高度克服重力做的功为mgh，并细致分析运动员的一次跳绳过程，求出运动员在空中运动的时间t1，而求出h是解决问题的关键。求平均功率的时间必须用跳跃周期T，即要注意求的是哪段时间内的平均功率。对这一些实际问题的求解，构建出物理模型是关键所在。【针对练习】跳绳是一种健身运动，如图3所示，设某运动员在
14、质量是50 kg，她一分钟跳绳180次，假定在每次跳跃中，脚与地面的接触时间占跳跃一次所需时间的，则该运动员跳绳时克服重力做功的平均功率是多少？(g10 m/s2)图3【思路点拨】解析由于跳绳是周期性运动，因此只需分析一个周期内的情况，找出在一个周期内运动员克服重力做了多少功，即可求解。跳跃的周期T s s每个周期内运动员在空中运动的时间t1T0.2 s运动员在空中可视为做竖直上抛运动，则起跳的初速度v0g1 m/s每次跳跃时运动员上升的最大高度h m所以每次跳跃时，运动员克服重力做的功为Wmgh25 J故克服重力做功的平均功率为 W75 W。答案75 W1.(功率的理解)关于功率，下列说法中正确的是()A.根据P可知，机械做功越多，其功率就越大B.根据PFv可知，汽车的牵引力一定与其速度成反比C.根据P可知，只要
