2020年高中物理学案(新人教必修二)7.3《功率》2.docx

三、功率
【要点导学】
1、功率是表示 的物理量，功率是 量，在国际单位制中功率的单位是 。
3、P=W/t是功率的定义式，它普遍适用，不管是恒力做功，还是变力做功，不管是机械功还是电功等它都适用。但由它求得的一般是 功率。公式P=Fvcosα，式中α为F与v 的夹角。v为物体的对地速度。当v为平均速度时，求得的功率为 功率，当v为瞬时速度时，求得的功率为 功率。
4、汽车等交通工具的动力学分析：（设汽车受到的摩擦阻力大小保持恒定）
当保持功率恒定时，由P=Fv可以看出，F与v成反比，牵引力是变力，汽车作变加速运动，依据牛顿定律F-f=ma（f为汽车受到的阻力），随着速度的变大，将导致 减小（对应的加速度也相应减小），但只要有加速度，汽车的速度将进一步增大，导致牵引力进一步减小，直至牵引力F等于阻力f，汽车作匀速直线运动，此时的最大速度为 ，汽车在不同的输出功率下能够达到的最大速度是不同的，其中的最大值对应汽车以最大输出功率（一般认为等于额定功率）。要提高汽车在给定路面上的最大速度值，应选用额定功率 的发动机。
当牵引力F不变时，依据牛顿定律F-f=ma，汽车作匀变速运动，P与v成正比，当瞬时功率达到最大功率时，汽车的功率将保持不变，汽车改作 运动，直至达到最大速度。

【范例精析】
例1 一个质量为m的物体，在几个与水平面平行的力作用下静止在水平面上，在t=0时刻，将其中的一个力从F增大到3F，其他力不变，则在t=t1时刻，该力的功率为多大？

解析 由于仅一个力大小变化，则其转变量即为物体受到的合外力，应用牛顿定律算出加速度，并应用匀变速运动速度公式求出此时的瞬时速度，在依据瞬时功率的定义式就可以求出此力的功率。P=Fvcosα=3F×2Ft/m=6F2t/m

拓展 涉及功率的计算时肯定要区分平均功率和瞬时功率，由于这两种功率的计算公式不同，审题时必需格外认真。
一质量为m的木块静止在光滑的水平地面上，从t=0开头，将一个大小为F的水平恒力作用在该木块上，在t=t1时刻力F的功率和这段时间内的功率分别为多大？

例2 汽车的质量为m=6.0×103kg，额定功率为Pm=90Kw,沿水平道路行驶时，阻力恒为重力的0.05倍(取g=10m/s2)。求：
(1)汽车沿水平道路匀速行驶的最大速度；
(2)设汽车由静止起匀加速行驶，加速度为a=0.5m/s2,求汽车维持这一加速度运动的最长时间。

解析 （1）汽车匀速运动时F-0.05mg=0┄┄①
汽车的额定功率Pm=Fvm┄┄②
代入数据得vm=30m/s。
汽车匀加速行驶时，动力学方程为F-0.05mg=ma┄┄③
汽车的瞬时功率为P=Fv┄┄④
汽车的瞬时速度为v=at┄┄⑤
要求瞬时功率小于或等于额定功率P≤Pm┄┄⑥
代入数据得t≤30s┄┄⑦.

拓展 有些同学计算匀加速运动可维持的时间时，用汽车在水平路面上的最大速度除以加加速度，得到时间为60s，这种做法是认为汽车可以始终以匀加速达到最大速度，明显是错误的。在用公式P=Fv时，必需结合具体的物理过程作细致的分析，应弄清是什么物理量保持恒定，例如在匀加速运动中，是牵引力F保持恒定；而在达到额定功率后，是汽车的功率保持恒定。本题中汽车的速度—时间图象如图所示，图中V1=at=15m/s。

【力量训练】
1、关于功率,下列说法正确的是（ B ）
A 功率是描述力做功多少的物理量 B功率是描述力做功快慢的物理量
C做功时间长,功率肯定小 D力做功多,功率肯定大
2、关于功率，以下说法正确的是（ C ）
A、据P=W/t可知，机器做功越多，其功率就越大。
B、据P=Fv可知，汽车的牵引力肯定与其速率成反比。
C、据P=Fv可知，发电机的功率肯定时，交通工具的牵引力与运动速率成反比。
D、据P=W/t可知，只要知道时间t内机器所做的功，就可求得这段这段时间内任一时间机器做功的功率。
3、汽车上坡时，司机必需换档，其目的是（ C ）
A.减小速度，得到较小的牵引力 B.增大速度，得到较小的牵引力
C.减小速度，得到较大的牵引力 D.增大速度，得到较大的牵引力
4、质量为m的物体，在水平力F的作用下，在光滑水平面上从静止开头运动，则有（ BC ）
A．若时间相同，则力对物体做功的瞬时功率跟力F成正比
B．若作用力相同，则力对物体做功的瞬时功率跟时间t成正比
C．某时刻力F的瞬时功率大于这段时间内力F的平均功率
D．某时刻力F的瞬时功率等于这段时间内力F的平均功率
5、某同学进行体能训练,用了1000s时间跑上20m高的高楼,试估测他登楼的平均功率最接近的数值是（ A ）
A 10W B 100W C 1kW D 10kW
6、火车在一段水平的直线轨道上匀加速运动，若阻力不变，则牵引力F和它的瞬时功率P的变化状况是（ A ）
A、F不变，P变大 B、F变小，P不变
C、F变大，P变大 D、F不变，P不变
7、同一恒力按同样方式施在物体上，使它分别沿着粗糙水平地面和光滑水平地面移动相同的一段距离，恒力的功和功率分别为W1、P1和W2、、P2，则两者的关系是（ B ）
A、W1>W2 P1>P2 B、W1=W2 P1<P2
C、W1=W2 P1>P2 D、W1<W2 P1<P2
8、设在平直大路上以一般速度行驶的自行车，所受阻力约为车、人总重力的0.02倍，则骑车人的功率最接近于（ A ）
A、10-1kw B、10-3kw C、1kw D、10kw
9、物体质量为2kg,作自由落体运动，3秒末重力的瞬时功率为 W，前3s内重力的平均功率为 W，第3s内重力的平均功率为 W。
600 300 500
10、汽车发动机的额定功率为100kw，所受的阻力为5000 N，其在水平路面上运动的最大速度为 m/s，当汽车的速度为10m/s时，其牵引力为 N，若汽车的质量为2t，此时汽车的加速度为 m/s2。
20 104 5
11、一质量为m=10kg的物体，自水平地面由静止开头用一竖直向上的拉力F将其以a=0.5m/s2的加速度向上拉起。求在向上拉动的10s内，拉力F做功的功率。
262.5w
12、额定功率为80kW的汽车，在平直大路上行驶的最大速度为20m/s，汽车的质量m=2×103kg。假如汽车从静止开头做匀加速直线运动，加速度大小为2m/s2。运动过程中阻力不变，求：
（1）汽车所受的恒定阻力；
（2）3s末汽车的瞬时功率；
（3）经过多长时间汽车功率达到额定值？
4000，48000w，5s