2020-2021学年人教版高中物理必修2-第7章-第3节--功率课时学案.docx

第3节 功率

学习目标
1.知道功率的意义，写出功率的公式及其单位。
2.知道额定功率的意义。
3.依据功率的定义式和运动学公式，导出。
4.运用功率表达式解决简洁的实际问题。
自主学习
1.功的定义及定义式：物理学中把功与完成这些功所用时间的比值叫做 ，它是用来描述力对物体做功 的物理量，定义式为 ，单位是 ，符号为 。
2.额定功率与实际功率：额定功率：指电动机、内燃机等动力机械在 条件下可以长时间工作的 功率。实际功率：指电动机、内燃机等动力机械工作时的 功率。实际功率往往_______额定功率，但在特殊状况下，如汽车越过障碍时，可以使实际功率在短时间内大于额定功率。
3.功率与力和速度的关系：当一个力与物体运动方向在同一条直线上时，力对物体做功的功率，等于 与受力物体 的乘积。公式为 。(1)若是平均速度，则计算的是一段时间内的平均功率；若v是瞬时速度，则计算的是某一时刻的瞬时功率。（2）从可以看出，汽车、火车等交通工具，当发动机的功率确定时，牵引力与速度成反比，要增大牵引力，就要 。自我检测
1.（多选）关于功率，下列各种说法正确的是（ ）
A.功率大说明物体做的功多
B.功率小说明物体做功慢
C.由可知机器做功越多，其功率越大
D.单位时间内机器做功越多，其功率越大

2.（单选）起重机的功率增大时，将同一重物举到同样高度所需时间比原来（ ）
A.削减 B.增加
C.不变 D.不能确定

3.（单选）李华同学在坐公交车回家的路上发觉：每当上坡时司机都要换挡(假设汽车以额定功率从水平路面上坡)。对司机换挡的目的，他提出了以下几种说法，你认为正确的是（ ）
A.增大速度，增大牵引力
B.减小速度，减小牵引力
C.增大速度，减小牵引力
D.减小速度，增大牵引力

4.（单选）一质量为的木块静止在光滑的水平面上，从0时刻开头，将一个大小为的水平恒力作用在该木块上，在时刻的功率和时间内的平均功率分别为（ ）
A.， B.，
C.， D.，

课内探究
一、功率
1.力对甲物体做功为，所用时间为；力对乙物体做功为，所用时间为，在下列条件下，哪个力做功快？
，＞；，＜；
＞，；＜，。

2.功率的概念
（1）功率定义： ；
（2）功率的定义式：＝ 。

3.对功率的理解
（1）功率的单位及换算关系：
（2）物理意义： ；
（3）功率是标量，功率表示做功过程中 的快慢。
（4）生疏一些常见机械的功率
①汽车发动机 W；
②摩托车约 W；
③喷气客机约 W；
④火箭的发动机约 W；
⑤人的平均功率约 W，优秀运动员短时间内的功率可达1 000 W；
⑥人心脏跳动的功率1.5 W左右；
⑦万吨巨轮 W以上。
例1 质量3 kg的物体，在水平拉力6 N的拉力作用下，在光滑水平面上从静止开头运动，运动时间3 s。求：
（1）力在3 s内对物体所做的功；
（2）力在3 s内对物体做功的功率。

二、功率与速度
1.功率与力和速度的关系。

图7-3-1
（1）推导功率与力和速度的关系式：如图7-3-1所示，一个物体在力的作用下，以速度匀速运动，已知作用力的方向与运动方向相同，试用和表示力的功率。

（2）若作用力的方向和速度方向有一夹角，则功率与力和速度的关系式如何表示？

（3）依据公式分析：①汽车上坡的时候，司机常用换挡的方法来减小速度，这是为什么？
②起重机在竖直方向匀速吊起某一重物时，为什么发动机的输出功率越大，起吊速度就越大？

2.平均功率与瞬时功率
和都可以计算功率，比较两公式的应用有何区分？

学问拓展：额定功率、实际功率、平均功率和瞬时功率的区分？

例2 某型号汽车发动机的额定功率为60 kW，在水平路面上行驶时受到的阻力是1 800 N，求发动机在额定功率下汽车匀速行驶的速度。在同样的阻力下，假如汽车匀速行驶的速度只有54 km/h，发动机输出的实际功率是多少？

图7-3-2
例3 （2009·宁夏高考改编）质量为的物体静止在光滑水平面上，从t=0时刻开头受到水平力的作用。力的大小与时间的关系如图7-3-2所示，力的方向保持不变，则:
这段时间的平均功率;
时刻的瞬时功率。

巩固练习
1.（单选）下列关于功率公式和的说法正确的是（ ）
A.由可知，只要知道和就可求出任意时刻的功率
B.由只能求某一时刻的瞬时功率
C.由知，汽车的功率和它的速度成正比
D.从知，当汽车的发动机功率确定时，牵引力与速度成反比

2.（单选）水平恒力作用在一个物体上，使该物体由静止沿光滑水平面在力的方向由静止移动距离，恒力做的功为，平均功率为；再用同样的水平力作用在该物体上，使该物体在粗糙的水平面上在力的方向上由静止移动距离，恒力做的功为，平均功率为，下面哪个选项是正确的（ ）
， ，
， ，

图7-3-3
3.（单选）一质量为的物体，从倾角为的光滑斜面顶端由静止下滑，开头下滑时离地面的高度为，如图7-3-3所示，当物体滑到斜面底端时，重力的瞬时功率为（ ）
A. B.
C. D.

4.（单选）设飞机飞行中所受阻力与其速度的二次方成正比，如飞机以速度匀速飞行时，其发动机功率为，则飞机以速度2匀速飞行时，其发动机功率为（ ）
A.2 B.4
C.8 D.无法确定

5.一辆汽车在平直高速大路上行驶，已知该车发动机的额定功率为110 kW，若汽车以额定功率行驶，在运动中所受的阻力为2 500 N，求该车行驶的最大速度。

沟通争辩
设汽车在行驶时发动机功率不变，试分析：
1.为什么在平坦的路面上比在格外粗糙的路面上行驶得快?
2.为什么在同一路面上不载货比载货时行驶得快?
3.为什么汽车上坡的时候，司机必需换低速挡?

自我检测参考答案
1.BD 2.A 3.D 4.C