人教版新教材《功与功率》课件1.ppt

1、第八章机械能守恒定律1.功 与 功 率 必备知识必备知识自主学习自主学习一、功一、功【情境思考】【情境思考】下面几幅图片中人或机械做了功的有哪几幅下面几幅图片中人或机械做了功的有哪几幅?做功的大小与哪些因素有关做功的大小与哪些因素有关?提示提示:人推小车运动人推小车运动,人对小车做了功人对小车做了功,做功的大小与人的推力大小、小车位移做功的大小与人的推力大小、小车位移的大小有关的大小有关;人推汽车人推汽车,汽车没动汽车没动,人对汽车没做功人对汽车没做功;起重机吊起货物起重机吊起货物,起重机对起重机对货物做了功货物做了功,功的大小与起重机拉力的大小、货物上升的高度有关。功的大小与起重机拉力的大小

2、、货物上升的高度有关。1.1.功的定义功的定义:一个物体受到力的作用一个物体受到力的作用,并在力的并在力的_上发生一段位移上发生一段位移,就说这个就说这个力对物体做了机械功力对物体做了机械功,简称功。简称功。2.2.做功的两个必要因素做功的两个必要因素:(1)(1)力力;(2)(2)物体在力的方向上发生的物体在力的方向上发生的_。方向方向位移位移3.3.功的计算功的计算:(1)(1)力对物体所做的功力对物体所做的功,等于等于_的大小、的大小、_的大小、力与位移夹角的的大小、力与位移夹角的_这这三者的乘积。三者的乘积。(2)(2)公式公式:W=_:W=_。(3)(3)功是功是_(_(选填选填“标

3、量标量”或或“矢量矢量”)。(4)(4)功是一个功是一个_量量(选填选填“过程过程”或或“状态状态”)。(5)(5)单位单位:焦耳焦耳(J),1 J=_(J),1 J=_。力力位移位移余弦余弦F Flcoscos标量标量1N1Nm m过程过程4.4.正功与负功正功与负功:夹角夹角的范围的范围做功情况做功情况物理意义物理意义0 00,W0,即力即力F F对对物体做正功物体做正功力是力是_ W0,W0,即力即力F F对对物体做物体做_力是阻力力是阻力=W=0,W=0,即力即力F F对对物体物体_力既不是动力力既不是动力,也不是阻力也不是阻力222动力动力负功负功不做功不做功二、功率二、功率【情境思

4、考】【情境思考】2.对共振的理解(3)x1、x2均为沿动量方向相对于同一参考系的位移(2)表达式：Ftppp.(2)微观上讲，理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力，分子本身没有体积，即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间发生电磁感应现象时，机械能或其他形式的能转化为电能2特点(5)选用一米左右的细线(1)先根据闭合电路欧姆定律，结合实际电路写出元件的电压U随电流I的变化关系即tLv0vL90v，L3 690 m，t4.5 s2hg0.6 s，即子弹0.6 s后就已经打到地上1产生的原因3.解决安培力作用下的力学问题的思路：(1)做单摆：取约1 m长的细丝线穿过带中心孔的小钢球，并打一个比小孔

5、大一些的结，然后把线的另一端用铁夹固定在铁架台上，让摆球自然下垂，如图所示一、数据处理(2)解调：使声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程同学们爬山时遇到过挑山工和索道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假设挑山工和缆车将相同的货物运到山顶,做功的功率相同吗做功的功率相同吗?提示提示:两者对货物做的功都等于克服重力做的功两者对货物做的功都等于克服重力做的功,由于将相同的货物运往相同高由于将相同的货物运往相同高度的山顶度的山顶,因此两者做相同的功因此两者做相同的功,而用缆车运送货物所用时间远小于挑山工的用而用缆车运送货物所用时间远小于挑山工的用时时,则缆车的做功

6、功率远大于挑山工的做功功率。则缆车的做功功率远大于挑山工的做功功率。1.1.定义定义:力对物体所做的功力对物体所做的功W W与做功与做功_的比值。的比值。2.2.定义式定义式:P=:P=。3.3.单位单位:在国际单位制中在国际单位制中,功率的单位是功率的单位是_,_,简称简称_,_,用用W W表示。表示。1 W=_1 W=_。4.4.标矢性标矢性:功率是功率是_(_(选填选填“标量标量”或或“矢量矢量”)。5.5.物理意义物理意义:表示物体做功表示物体做功_的物理量。的物理量。6.6.输入功率与输出功率输入功率与输出功率:(1)(1)输入功率输入功率:机器工作时机器工作时,_,_对机器做功的功

7、率。对机器做功的功率。(2)(2)输出功率输出功率:机器对机器对_做功的功率。做功的功率。(3)(3)机械效率机械效率:=:=_。所用时间所用时间t tWt瓦特瓦特瓦瓦1J/s1J/s标量标量快慢快慢外界外界外界外界PP输出输入7.7.额定功率与实际功率额定功率与实际功率:(1)(1)额定功率额定功率:机器机器_允许的功率。允许的功率。(2)(2)实际功率实际功率:机器机器_时的输出功率。时的输出功率。(3)(3)关系关系:实际功率往往实际功率往往_额定功率。额定功率。长时间工作长时间工作实际工作实际工作小于小于三、功率与速度三、功率与速度【情境思考】【情境思考】为什么汽车在水平路面上行驶时速

8、度可以很大为什么汽车在水平路面上行驶时速度可以很大,而汽车爬坡时而汽车爬坡时,常常换用低速挡常常换用低速挡,汽车要减速汽车要减速,这又是为什么这又是为什么?提示提示:由由P=FvP=Fv可知可知,汽车在上坡时需要更大的牵引力汽车在上坡时需要更大的牵引力,而发动机的额定功率是一而发动机的额定功率是一定的定的,换用低速挡的目的是减小速度换用低速挡的目的是减小速度,进而增大牵引力。进而增大牵引力。1.1.功率、力和速度之间的关系功率、力和速度之间的关系:(1)(1)当当F F与与v v方向相同时方向相同时,P=_,P=_。(2)(2)当当F F与与v v夹角为夹角为时时,P=_,P=_。2.2.应用

9、应用:由功率与速度关系式知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汽车、火车等交通工具和各种起重机械,当发当发动机的功率动机的功率P P一定时一定时,牵引力牵引力F F与速度与速度v v成成_,_,要增大牵引力要增大牵引力,就要就要_速度。速度。FvFvFvcosFvcos反比反比减小减小3.3.平均功率和瞬时功率平均功率和瞬时功率:(1)(1)平均功率平均功率:时间时间t t内功率的平均值内功率的平均值,计算公式计算公式:P=:P=_。(2)(2)瞬时功率瞬时功率:某一时刻功率的瞬时值某一时刻功率的瞬时值,能精确地描述做功的快慢能精确地描述做功的快慢,计算公式计算公式:P=:

10、P=_,_,其中其中v v为瞬时速度为瞬时速度;当当F F与与v v夹角为夹角为时时,P=_,P=_。WtFvFvFvcosFvcos不论是轨道的渐变还是突变，都将涉及功和能量问题，对卫星做正功，卫星机械能增大，由低轨道进入高轨道；对卫星做负功，卫星机械能减小，由高轨道进入低轨道电流通过电阻时产生的热量QI2Rt，这是计算电热普遍适用的公式当m1m2时，v10，碰撞后质量小的球被反弹回来两个分运动和合运动都是匀速直线运动，其中一个分运动的速度大小、方向都不变，另一分运动的速度大小不变，研究其速度方向不同时对合运动的影响这样的运动系统可看做小船渡河模型1定义：在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场

11、方向垂直的面积S和B的乘积合速度：vv2xv2y在光的干涉、衍射中，要注意光的波长，像双缝干涉中，通常是指光在真空(空气)中的波长，若装置处于其他介质中，就应取光在介质中的波长又如薄膜干涉、增透膜等，也应为在这种介质中的波长3同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小处理方法：根据平衡条件(合外力等于零)列式分析2作图时要找出具有代表性的光线，如符合边界条件或全反射临界条件的光线处理方法运动的合成和分解匀速圆周运动的相关规律p1V1T1p2V2T2温度不变：p1V1p2V2玻意耳定律体积不变：p1T1p2T2查理定律压强不变：V1T1V2T2盖吕萨克定律两球发生弹性碰撞时应满足动量守

12、恒和机械能守恒4薄膜干涉：利用薄膜(如肥皂液薄膜)前后表面反射的光相遇而形成的图样中同一条亮(或暗)条纹上所对应薄膜厚度相同考点三爆炸和反冲人船模型(2)表达式：ELIt.【易错辨析】【易错辨析】(1)(1)用力推汽车用力推汽车,虽然汽车没动虽然汽车没动,但推车者累得满头大汗但推车者累得满头大汗,所以说推车者对汽车做了功。所以说推车者对汽车做了功。()()(2)(2)力力F F1 1做功做功10 J,F10 J,F2 2做功做功-15 J,-15 J,力力F F1 1比比F F2 2做功少。做功少。()()(3)(3)功有正负之分功有正负之分,所以功是矢量。所以功是矢量。()()(4)(4)一

13、个力对物体做了负功一个力对物体做了负功,则说明这个力一定阻碍物体的运动。则说明这个力一定阻碍物体的运动。()()(5)(5)一个力对物体做功的功率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。不一定等于这个力与受力物体运动速度的乘积。()()(6)(6)汽车的功率一定汽车的功率一定,汽车的速度越大汽车的速度越大,牵引力就越大。牵引力就越大。()()(7)(7)汽车在高速公路上行驶汽车在高速公路上行驶,功率的大小与速度的大小无关。功率的大小与速度的大小无关。()()关键能力关键能力合作学习合作学习知识点一功的含义和正负的判断知识点一功的含义和正负的判断 1.1.对功的理解对功

14、的理解:(1)(1)两个决定因素。两个决定因素。作用在物体上的力作用在物体上的力;物体在力的方向上的位移。物体在力的方向上的位移。(2)(2)功是力在空间上的积累效应功是力在空间上的积累效应,它总是与一个过程相对应。它总是与一个过程相对应。2.2.对公式对公式W=FW=Flcoscos的理解的理解:(1)W=F(1)W=Flcoscos可理解为功等于力可理解为功等于力F F与沿力与沿力F F方向的位移方向的位移lcoscos的乘积。的乘积。(2)W=Fcos(2)W=Fcosl,也可理解为功等于沿位移方向的分力也可理解为功等于沿位移方向的分力FcosFcos与位移与位移l的乘积。的乘积。(3)

15、(3)适用条件适用条件:公式公式W=FW=Flcoscos只适用于计算恒力做功只适用于计算恒力做功,若是变力做功若是变力做功,此公式不再此公式不再适用。适用。3.3.正功和负功的物理意义正功和负功的物理意义:功是标量功是标量,只有大小没有方向只有大小没有方向,功的正、负既不表示功有方向功的正、负既不表示功有方向,也不表示功的数值大小。正功和也不表示功的数值大小。正功和负功只表示两种相反的做功效果负功只表示两种相反的做功效果,功的正、负有如下含义功的正、负有如下含义:意义意义动力学角度动力学角度能量角度能量角度正功正功力对物体做正功力对物体做正功,这个力对物体来说这个力对物体来说是动力是动力力对

16、物体做正功力对物体做正功,向物体提供能量向物体提供能量,即即受力物体获得了能量受力物体获得了能量负功负功力对物体做负功力对物体做负功,这个力对物体来说这个力对物体来说是阻力是阻力,对物体的运动起阻碍作用对物体的运动起阻碍作用物体克服外力做功物体克服外力做功,向外输出能量向外输出能量(以以消耗自身能量为代价消耗自身能量为代价),),即负功表示物即负功表示物体失去了能量体失去了能量说明说明一个力对物体做了负功一个力对物体做了负功,常常说成物体克服这个力做了正功常常说成物体克服这个力做了正功,做功的过程就做功的过程就是能量转化的过程是能量转化的过程比较做功多少时比较做功多少时,只比较功的绝对值只比较

17、功的绝对值,不看功的正、负不看功的正、负,例如例如-8 J-8 J的功要比的功要比5 J5 J的功多的功多【问题探究】【问题探究】如图所示如图所示,马拉着小车马拉着小车(包括人包括人)沿水平面匀速前进了一段距离。沿水平面匀速前进了一段距离。小车小车(包括人包括人)受到几个力作用受到几个力作用?每个力对小车做功吗每个力对小车做功吗?是正功还是负功是正功还是负功?提示提示:小车小车(包括人包括人)受受4 4个力作用个力作用:重力、支持力、拉力、摩擦力重力、支持力、拉力、摩擦力,其中拉力做正其中拉力做正功功,摩擦力做负功摩擦力做负功,重力和支持力不做功。重力和支持力不做功。【典例示范】【典例示范】【

18、典例】【典例】如图所示如图所示,物体在力的作用下在水平面上发生一段位移物体在力的作用下在水平面上发生一段位移x,x,试分别计算试分别计算这四种情况下力这四种情况下力F F对物体所做的功。设在这四种情况下力对物体所做的功。设在这四种情况下力F F和位移和位移x x的大小都相的大小都相同同:F=10 N,x=1 m,:F=10 N,x=1 m,角角的大小如图所示的大小如图所示,分别说明每种情况下力分别说明每种情况下力F F做功的正负做功的正负,并求出功。并求出功。【解析】【解析】甲图中力甲图中力F F做正功做正功,W W甲甲=Fxcos(180=Fxcos(180-)=Fxcos30)=Fxcos

19、30=5 J=5 J。乙图中力乙图中力F F做负功做负功,W W乙乙=Fxcos(180=Fxcos(180-)=Fxcos150)=Fxcos150=-5 J=-5 J。丙图中力丙图中力F F做正功做正功,W,W丙丙=Fxcos30=Fxcos30=5 J=5 J。丁图中力丁图中力F F做正功做正功,W,W丁丁=Fx=10 J=Fx=10 J。答案答案:见解析见解析333 【规律方法】【规律方法】判断力做正、负功的方法判断力做正、负功的方法(1)(1)根据力根据力F F与位移与位移x x的夹角的夹角进行判断。进行判断。00 时时,力对物体做正功力对物体做正功;=;=时时,力对物体不做功力对物

20、体不做功;时时,力对力对物体做负功。此方法一般用于研究物体做直线运动的情况。物体做负功。此方法一般用于研究物体做直线运动的情况。(2)(2)根据力根据力F F与速度与速度v v的夹角的夹角进行判断。进行判断。00 时时,力对物体做正功力对物体做正功;=;=时时,力对物体不做功力对物体不做功;时时,力对力对物体做负功。此方法一般用于研究物体做曲线运动的情况。物体做负功。此方法一般用于研究物体做曲线运动的情况。222222【素养训练】【素养训练】1.(1.(母题追问母题追问)()(多选多选)在在【典例】【典例】图乙中图乙中,下列说法正确的是下列说法正确的是()A.A.若物体匀速运动若物体匀速运动,

21、水平面对物体的支持力不做功水平面对物体的支持力不做功B.B.若物体减速运动若物体减速运动,水平面对物体的支持力做负功水平面对物体的支持力做负功C.C.若物体减速运动若物体减速运动,水平面对物体的摩擦力一定做负功水平面对物体的摩擦力一定做负功D.D.若物体加速运动若物体加速运动,水平面对物体的摩擦力一定做正功水平面对物体的摩擦力一定做正功【解析】【解析】选选A A、C C。当物体匀速运动时。当物体匀速运动时,物体受重力、垂直于水平面的支持力、物体受重力、垂直于水平面的支持力、拉力和摩擦力的作用拉力和摩擦力的作用,无论物体加速、匀速、减速运动无论物体加速、匀速、减速运动,支持力与速度方向垂直支持力

22、与速度方向垂直,即支持力不做功即支持力不做功,故故A A正确正确,B,B错误错误;当物体减速和加速时当物体减速和加速时,物体受的摩擦力方向与物体受的摩擦力方向与速度方向相反速度方向相反,即摩擦力做负功即摩擦力做负功,故故C C正确正确,D,D错误。错误。2.2.如图所示如图所示,质量质量m=50 kgm=50 kg的滑雪运动员从高度的滑雪运动员从高度h=30 mh=30 m的坡顶由静止下滑的坡顶由静止下滑,斜坡斜坡的倾角的倾角=37=37,滑雪板与雪面之间的动摩擦因数滑雪板与雪面之间的动摩擦因数=0.1=0.1。运动员滑至坡底的过。运动员滑至坡底的过程中程中(g(g取取10 m/s10 m/s

23、2 2,sin37,sin37=0.6,cos37=0.6,cos37=0.8,=0.8,装备质量不计装备质量不计),),求求:(1)(1)滑雪运动员所受的重力对他做的功滑雪运动员所受的重力对他做的功;(2)(2)各力对运动员做的总功是多少各力对运动员做的总功是多少?【解析】【解析】(1)(1)重力做的功重力做的功W WG G=mgh=50=mgh=50101030 J=1.530 J=1.510104 4 J J(2)(2)运动员所受合力运动员所受合力:F F合合=mgsin37=mgsin37-mgcos37mgcos37=260 N=260 N方向沿斜坡向下方向沿斜坡向下,沿合力方向位移

24、沿合力方向位移x=50 mx=50 m合力做的功合力做的功W W合合=F=F合合x=260 x=26050 J=1.350 J=1.310104 4 J J答案答案:(1)1.5(1)1.510104 4 J J(2)1.3(2)1.310104 4 J Jhsin37【加固训练】【加固训练】1.1.如图所示如图所示,拖着旧橡胶轮胎跑步是身体耐力训练的一种有效方法。如果拖着旧橡胶轮胎跑步是身体耐力训练的一种有效方法。如果某受训者拖着轮胎在水平直道上跑了某受训者拖着轮胎在水平直道上跑了100 m,100 m,那么下列说法正确的是那么下列说法正确的是()A.A.轮胎受到地面的摩擦力对轮胎做负功轮胎

25、受到地面的摩擦力对轮胎做负功B.B.轮胎受到的重力对轮胎做正功轮胎受到的重力对轮胎做正功C.C.轮胎受到的拉力对轮胎不做功轮胎受到的拉力对轮胎不做功D.D.轮胎受到的地面的支持力对轮胎做正功轮胎受到的地面的支持力对轮胎做正功【解析】【解析】选选A A。根据力做功的条件。根据力做功的条件,轮胎受到的重力和地面的支持力都与位移垂轮胎受到的重力和地面的支持力都与位移垂直直,这两个力均不做功这两个力均不做功,选项选项B B、D D错误错误;轮胎受到地面的摩擦力与位移反向轮胎受到地面的摩擦力与位移反向,做负做负功功,选项选项A A正确正确;轮胎受到的拉力与位移夹角小于轮胎受到的拉力与位移夹角小于9090

26、,做正功做正功,选项选项C C错误。错误。2.2.如图所示如图所示,质量为质量为m m的物体静止于倾角为的物体静止于倾角为的斜面上的斜面上,当斜面体受力当斜面体受力F F作用后作用后,物体随斜面一起沿水平面向右匀速移动距离物体随斜面一起沿水平面向右匀速移动距离x x。(1)(1)物体所受各力对物体做的功分别是多少物体所受各力对物体做的功分别是多少?(2)(2)斜面对物体做的功是多少斜面对物体做的功是多少?(3)(3)合外力对物体做的功是多少合外力对物体做的功是多少?【解析】【解析】(1)(1)物体做匀速直线运动物体做匀速直线运动,在重力在重力G G、支持力、支持力N N和摩擦力和摩擦力f f这

27、三个力的作用这三个力的作用下处于平衡状态下处于平衡状态,各力均为恒力各力均为恒力,由物体受力分析图可得各力的大小分别为由物体受力分析图可得各力的大小分别为G=G=mg,N=mgcosmg,N=mgcos,f=mgsin,f=mgsin物体的位移方向水平向右物体的位移方向水平向右,与重力与重力G G的夹角为的夹角为 ;与支持力与支持力N N的夹角为的夹角为 +;与摩擦力与摩擦力f f的夹角为的夹角为。根据公式根据公式W=FxcosW=Fxcos可得可得W WG G=Gxcos =0=Gxcos =0W WN N=Nxcos(+=Nxcos(+)=-)=-W Wf f=fxcos=fxcos=mg

28、sin=mgsinxcosxcos=2222mgxsin22mgxsin22(2)(2)斜面对物体的作用力斜面对物体的作用力N N和和f f的合力与的合力与G G等大反向等大反向,所以斜面对物体做的功为所以斜面对物体做的功为0 0。(3)(3)因为物体受力平衡因为物体受力平衡,F,F合合=0,=0,故故W W总总=0=0或或W W总总=W=WG G+W+WN N+W+Wf f=0+=0,=0+=0,即合外力对物体做功为即合外力对物体做功为0 0答案答案:(1)(1)见解析见解析(2)0(2)0(3)0(3)0mgxsin2mgxsin2()22知识点二功率的含义和计算知识点二功率的含义和计算1

29、.1.公式公式P=P=和和P=FvP=Fv的比较的比较:P=P=P=FvP=Fv适用适用条件条件(1)(1)功率的定义式功率的定义式,适用于任何情况下功适用于任何情况下功率的计算率的计算,一般用来求平均功率一般用来求平均功率(2)(2)当时间当时间t0t0时时,可由定义式确定瞬时可由定义式确定瞬时功率功率(1)(1)功率的计算式功率的计算式,仅适用于仅适用于F F与与v v同向的同向的情况情况,一般用来求瞬时功率一般用来求瞬时功率(2)(2)当当v v为平均速度时为平均速度时,所求功率为平均所求功率为平均功率功率联系联系(1)(1)公式公式P=FvP=Fv是是P=P=的推论的推论(2)(2)功

30、率功率P P的大小与的大小与W W、t t无关无关WtWtWt2.2.公式公式P=FvP=Fv中三个量的制约关系中三个量的制约关系:定值定值各量间的关系各量间的关系应用应用P P一定一定F F与与v v成反比成反比汽车上坡时汽车上坡时,要增大牵引力要增大牵引力,应换低速挡减小速应换低速挡减小速度度v v一定一定F F与与P P成正比成正比汽车上坡时汽车上坡时,要使速度不变要使速度不变,应加大油门应加大油门,增大输增大输出功率出功率,获得较大牵引力获得较大牵引力F F一定一定v v与与P P成正比成正比汽车在高速路上汽车在高速路上,加大油门增大输出功率加大油门增大输出功率,可以可以提高速度提高速

31、度【问题探究】【问题探究】如图所示某部队正用吊车将一辆坦克车从码头上吊起装上舰船。如图所示某部队正用吊车将一辆坦克车从码头上吊起装上舰船。(1)(1)将质量为将质量为m m的坦克车以速度的坦克车以速度v v匀速吊起匀速吊起,坦克车在坦克车在t t时间内匀速上升时间内匀速上升h h高度。则高度。则吊车的瞬时功率是多少吊车的瞬时功率是多少?(2)(2)若坦克车在相同的时间若坦克车在相同的时间t t内内,从静止开始以加速度从静止开始以加速度a a匀加速上升高度匀加速上升高度h h时时,该过该过程中吊车的平均功率是多少程中吊车的平均功率是多少?其瞬时功率是多少其瞬时功率是多少?提示提示:(1)P(1)

32、P瞬瞬=Fv=mgv=Fv=mgv。(2)(2)该过程中吊车的平均功率为该过程中吊车的平均功率为P=P=其瞬时功率为其瞬时功率为P P瞬瞬=Fv=(mg+ma)at=Fv=(mg+ma)at。WFhm(ag)httt。【典例示范】【典例示范】【典例】【典例】如图所示如图所示,质量为质量为m=2 kgm=2 kg的木块在倾角的木块在倾角=37=37的斜面上由静止开始下的斜面上由静止开始下滑滑,木块与斜面间的动摩擦因数为木块与斜面间的动摩擦因数为=0.5,=0.5,已知已知:sin37:sin37=0.6,cos37=0.6,cos37=0.8,g=0.8,g取取10 m/s10 m/s2 2,求

33、求:(1)(1)前前2 s2 s内重力做的功内重力做的功;(2)(2)前前2 s2 s内重力的平均功率内重力的平均功率;(3)2 s(3)2 s末重力的瞬时功率。末重力的瞬时功率。【解析】【解析】(1)(1)木块所受的合外力木块所受的合外力F F合合=mgsin=mgsin-mgcosmgcos=mg(sin=mg(sin-coscos)=2)=21010(0.6-0.5(0.6-0.50.8)N=4 N0.8)N=4 N木块的加速度木块的加速度a=m/sa=m/s2 2=2 m/s=2 m/s2 2前前2 s2 s内木块的位移内木块的位移x=atx=at2 2=2 22 22 2 m=4 m

34、 m=4 m所以所以,重力在前重力在前2 s2 s内做的功为内做的功为W=mgxsinW=mgxsin=2=210104 40.6 J=48 J0.6 J=48 J。F4m2合1212(2)(2)重力在前重力在前2 s2 s内的平均功率为内的平均功率为 W=24 WW=24 W。(3)(3)木块在木块在2 s2 s末的速度末的速度v=at=2v=at=22 m/s=4 m/s2 m/s=4 m/s2 s2 s末重力的瞬时功率末重力的瞬时功率P=mgsinP=mgsinv=2v=210100.60.64 W=48 W4 W=48 W。答案答案:(1)48 J(1)48 J(2)24 W(2)24

35、 W(3)48 W(3)48 WW48Pt2【误区警示】【误区警示】计算功率应该注意的问题计算功率应该注意的问题(1)(1)明确所求的功率是平均功率还是瞬时功率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计算平均功率与瞬时功率选择的公式不同。公式不同。(2)(2)求平均功率时求平均功率时,应明确是哪一段时间内的平均功率应明确是哪一段时间内的平均功率;求瞬时功率时求瞬时功率时,应明确是应明确是哪一时刻的瞬时功率。哪一时刻的瞬时功率。(3)(3)应该明确是哪一个力对物体做功的功率应该明确是哪一个力对物体做功的功率,是动力还是阻力是动力还是阻力,是恒力还是变力是恒力还是变力等。

36、不同情况应选择不同的公式。等。不同情况应选择不同的公式。【素养训练】【素养训练】1.1.设在平直公路上以一般速度行驶的自行车所受阻力为人和车总重力的设在平直公路上以一般速度行驶的自行车所受阻力为人和车总重力的0.020.02倍倍,则骑车人的功率接近于则骑车人的功率接近于()A.0.1 kWA.0.1 kWB.0.001 kW B.0.001 kW C.1 kWC.1 kWD.10 kWD.10 kW【解析解析】选选A A。设人和车的质量为。设人和车的质量为70 kg,70 kg,重力就是重力就是700 N,700 N,则受到的阻力大小为则受到的阻力大小为14 N14 N。假设骑自行车的速度为。

37、假设骑自行车的速度为10 m/s,10 m/s,则匀速行驶时则匀速行驶时,骑车人的功率骑车人的功率为为:P=Fv=fv=14:P=Fv=fv=1410 W=140 W=0.14 kW,10 W=140 W=0.14 kW,最接近最接近A A项项,所以所以A A选项是正确的。选项是正确的。2.2.一台起重机将静止在地面上、质量为一台起重机将静止在地面上、质量为m=1.0m=1.010103 3 kg kg的货物匀加速竖直吊起的货物匀加速竖直吊起,在在2 s2 s末货物的速度末货物的速度v=4 m/sv=4 m/s。(取取g=10 m/sg=10 m/s2 2,不计额外功不计额外功)求求:(1)(

38、1)起重机在这起重机在这2 s2 s内的平均功率内的平均功率;(2)(2)起重机在起重机在2 s2 s末的瞬时功率。末的瞬时功率。【解析】【解析】设货物所受的拉力为设货物所受的拉力为F,F,加速度为加速度为a,a,则则(1)(1)由由a=a=得得,a=2 m/s,a=2 m/s2 2F=mg+ma=1.0F=mg+ma=1.010103 310 N+1.010 N+1.010103 32 N=1.22 N=1.210104 4 N N2 s2 s内货物上升的高度内货物上升的高度h=ath=at2 2=4 m=4 m起重机在这起重机在这2 s2 s内对货物所做的功内对货物所做的功W=Fh=1.2

39、W=Fh=1.210104 44 J=4.84 J=4.810104 4 J J起重机在这起重机在这2 s2 s内的平均功率内的平均功率 =2.4=2.410104 4 W Wvt124W4.8 10 JPt2 s(2)(2)起重机在起重机在2 s2 s末的瞬时功率末的瞬时功率P=Fv=1.2P=Fv=1.210104 44 W=4.84 W=4.810104 4 W W答案答案:(1)2.4(1)2.410104 4 W W(2)4.8(2)4.810104 4 W W【加固训练】【加固训练】航天员在地面进行素质训练时航天员在地面进行素质训练时,抓住秋千杆由水平状态开始下摆抓住秋千杆由水平状

40、态开始下摆,如图所示如图所示,在到达竖直状态的过程中在到达竖直状态的过程中,航天员所受重力的瞬时功率的变化情况是航天员所受重力的瞬时功率的变化情况是()A.A.一直增大一直增大B.B.一直减小一直减小C.C.先增大后减小先增大后减小D.D.先减小后增大先减小后增大【解析】【解析】选选C C。开始运动时。开始运动时,航天员的速度为零航天员的速度为零,重力的瞬时功率为零。运动到重力的瞬时功率为零。运动到最低点最低点,航天员的速度沿水平方向航天员的速度沿水平方向,与重力垂直与重力垂直,重力的瞬时功率也为零重力的瞬时功率也为零,摆动过摆动过程中重力的瞬时功率不为零程中重力的瞬时功率不为零,即重力的瞬时

41、功率从无到有即重力的瞬时功率从无到有,又到无又到无,先增大后减先增大后减小小,C,C正确。正确。知识点三机车启动问题知识点三机车启动问题1.1.两种启动方式的过程分析两种启动方式的过程分析(条件条件:水平路面、阻力水平路面、阻力f f恒定恒定):):2.2.机车启动问题中几个物理量的求法机车启动问题中几个物理量的求法:(1)(1)机车的最大速度机车的最大速度v vm m的求法的求法:机车以额定功率匀速运动时速度最大机车以额定功率匀速运动时速度最大,此时牵引力此时牵引力F F等于阻力等于阻力f,f,故故v vm m=(2)(2)匀加速启动持续时间的求法匀加速启动持续时间的求法:牵引力牵引力F=m

42、a+f,F=ma+f,匀加速的最后速度匀加速的最后速度v v1 1=(3)(3)瞬时加速度的求法瞬时加速度的求法:据据F=F=求出牵引力求出牵引力,则加速度则加速度a=a=。PPFf。1Pvtmafa额，时间。PvFfm【问题探究】【问题探究】汽车的启动方式有两种汽车的启动方式有两种:1.1.以恒定的功率启动以恒定的功率启动;2.2.以恒定的加速度启动。以恒定的加速度启动。(1)(1)用公式用公式P=FvP=Fv研究汽车启动问题时研究汽车启动问题时,力力F F是什么力是什么力?(2)(2)以恒定功率启动时以恒定功率启动时,汽车的加速度变化吗汽车的加速度变化吗?做什么运动做什么运动?(3)(3)

43、汽车匀加速启动的过程能否一直持续下去汽车匀加速启动的过程能否一直持续下去?提示提示:(1)F(1)F是汽车的牵引力。是汽车的牵引力。(2)(2)汽车以恒定功率启动汽车以恒定功率启动,根据根据P=Fv,vP=Fv,v增大增大,F,F减小减小,加速度减小加速度减小,故加速度变化故加速度变化,汽车做变加速运动。汽车做变加速运动。(3)(3)不能。汽车匀加速启动不能。汽车匀加速启动,F,F不变不变,v,v增大增大,P,P增大。当增大。当P=PP=P额额时时,匀加速运动结束。匀加速运动结束。【典例示范】【典例示范】【典例】【典例】(2020(2020温州高一检测温州高一检测)在平直路面上运动的汽车的额定

44、功率为在平直路面上运动的汽车的额定功率为60 kW,60 kW,若其总质量为若其总质量为5 t,5 t,在水平路面上所受的阻力为在水平路面上所受的阻力为5 510103 3 N N。(1)(1)求汽车所能达到的最大速度求汽车所能达到的最大速度;(2)(2)若汽车以若汽车以0.5 m/s0.5 m/s2 2的加速度由静止开始做匀加速运动的加速度由静止开始做匀加速运动,则这一过程能维持多则这一过程能维持多长时间长时间?(3)(3)若汽车以额定功率启动若汽车以额定功率启动,则汽车车速则汽车车速v=2 m/sv=2 m/s时其加速度为多大时其加速度为多大?【解析】【解析】(1)(1)当汽车速度达到最大

45、时当汽车速度达到最大时,牵引力牵引力F=f,F=f,则由则由P=FvP=Fv得汽车所能达到的最大速度得汽车所能达到的最大速度v vmaxmax=m/s=12 m/s=m/s=12 m/s。(2)(2)汽车以恒定的加速度汽车以恒定的加速度a a做匀加速运动做匀加速运动,能够达到的最大速度为能够达到的最大速度为v,v,则有则有 -f=ma-f=ma得得v=m/s=8 m/sv=m/s=8 m/s由由v=atv=at得这一过程维持的时间得这一过程维持的时间t=s=16 st=s=16 s。33P60 10f5 10Pv333P60 10fma5 105 100.5v8a0.5(3)(3)当汽车以额定

46、功率启动达到当汽车以额定功率启动达到2 m/s2 m/s的速度时的速度时,牵引力牵引力F F=N=3=N=310104 4 N,N,由牛顿第二定律得汽车的加速度由牛顿第二定律得汽车的加速度a a=m/s=m/s2 2=5 m/s=5 m/s2 2。答案答案:(1)12 m/s(1)12 m/s(2)16 s(2)16 s(3)5 m/s(3)5 m/s2 23P60 10v2433Ff3 105 10m5 10【素养训练】【素养训练】1.(20201.(2020江苏高考江苏高考)质量为质量为1.51.510103 3 kg kg的汽车在水平路面上匀速行驶的汽车在水平路面上匀速行驶,速度为速度为

47、20 m/s,20 m/s,受到的阻力大小为受到的阻力大小为1.81.810103 3 N N。此时。此时,汽车发动机输出的实际功率是汽车发动机输出的实际功率是()A.90 WA.90 WB.30 kWB.30 kWC.36 kWC.36 kWD.300 kWD.300 kW【解析】【解析】选选C C。汽车匀速行驶。汽车匀速行驶,则牵引力与阻力平衡则牵引力与阻力平衡F=f=1.8F=f=1.810103 3 N,N,汽车发动机汽车发动机的功率的功率P=Fv=1.8P=Fv=1.810103 320 W=36 kW,20 W=36 kW,故选故选C C。2.2.汽车发动机的额定功率为汽车发动机的

48、额定功率为30 kW,30 kW,质量为质量为2 000 kg,2 000 kg,当汽车在水平路面上行驶当汽车在水平路面上行驶时受到的阻力为车重的时受到的阻力为车重的0.10.1倍。求倍。求:(1)(1)汽车在路面上能达到的最大速度汽车在路面上能达到的最大速度;(2)(2)当汽车速度为当汽车速度为10 m/s10 m/s时的加速度大小时的加速度大小;(3)(3)若汽车从静止开始保持若汽车从静止开始保持1 m/s1 m/s2 2的加速度做匀加速直线运动的加速度做匀加速直线运动,则这一过程能持则这一过程能持续多长时间续多长时间?【解析】【解析】(1)(1)汽车有最大速度时汽车有最大速度时,此时牵引

49、力与阻力平衡此时牵引力与阻力平衡,由此可得由此可得:P=F:P=F牵牵vvm m=fv=fvm m所以所以v vm m=m/s=15 m/s=m/s=15 m/s。(2)(2)当速度当速度v=10 m/sv=10 m/s时时,F F牵牵=N=3=N=310103 3 N N所以所以a=0.5 m/sa=0.5 m/s2 2。3P30 10f0.1 2 000 103P30 10v10Ffm牵(3)(3)若汽车从静止做匀加速直线运动若汽车从静止做匀加速直线运动,则当则当P=PP=P额额时时,匀加速运动结束匀加速运动结束所以所以P P额额=F=F牵牵vv又因为又因为F F牵牵-f=ma-f=ma所

50、以所以v=v=所以所以t=7.5 st=7.5 s。答案答案:(1)15 m/s(1)15 m/s(2)0.5 m/s(2)0.5 m/s2 2(3)7.5 s(3)7.5 sPPFfma额额牵Pva(fma)a额【加固训练】【加固训练】1.1.机车以下列两种方式启动机车以下列两种方式启动,且沿直线运动且沿直线运动(设阻力不变设阻力不变)。方式。方式:机车以机车以不变的额定功率启动不变的额定功率启动;方式方式:机车的启动功率先随速度均匀增加机车的启动功率先随速度均匀增加,后保持额定后保持额定功率不变。如图给出的四个图像中功率不变。如图给出的四个图像中,能够正确反映机车的速度能够正确反映机车的速