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2019-2020年高中物理 第七章 機械能守恒定律 3 功率教學案 新人教版必修2

'2019-2020年高中物理 第七章 機械能守恒定律 3 功率教學案 新人教版必修2'
?2019-2020年高中物理 第七章 機械能守恒定律 3 功率教學案 新人教版必修2[學習目標] 1.理解功率的概念,能運用功率的定義式P=進行有關的計算.2.理解額定功率和實際功率,了解平均功率和瞬時功率的含義.3.根據功率的定義導出P=Fv,會分析P、F、v三者的關系.一、功率1.定義:功W與完成這些功所用時間t的比值.2.公式:P=.單位:瓦特,簡稱瓦,符號W.3.意義:功率是表示物體做功快慢的物理量.4.功率是標(填“標”或“矢”)量.5.額定功率和實際功率(1)額定功率:機械允許長時間正常工作時的最大功率.發動機銘牌上的功率指的就是額定功率.(2)實際功率:機械實際工作時的輸出功率.發動機的實際功率不能長時間大于額定功率,否則會損壞機械.二、功率與速度1.功率與速度關系式:P=Fv(F與v方向相同).2.應用:由功率速度關系知,汽車、火車等交通工具和各種起重機械,當發動機的功率P一定時,牽引力F與速度v成反比(填“正比”或“反比”),要增大牽引力,就要減小速度.[即學即用]1.判斷下列說法的正誤.(1)由公式P=知,做功越多,功率越大.(×)(2)力對物體做功越快,力的功率一定越大.(√)(3)發動機不能在實際功率等于額定功率情況下長時間工作.(×)(4)汽車爬坡時常常需要換高速擋.(×)2.用水平力使重力為G的物體沿水平地面以速度v做勻速直線運動.已知物體與地面間的動摩擦因數為μ,則水平力對物體做功的功率是________.答案 μGv一、功率[導學探究] 建筑工地上有三臺起重機將重物吊起,下表是它們的工作情況記錄:起重機編號被吊物體重量勻速上升速度上升的高度所用時間做功A2.0×103 N4 m/s16 m4 sB4.0×103 N3 m/s6 m2 sC1.6×103 N2 m/s20 m10 s(1)三臺起重機哪臺做功最多?(2)哪臺做功最快?怎樣比較它們做功的快慢呢?答案 (1)三臺起重機分別做功3.2×104 J、2.4×104 J、3.2×104 J,所以A、C做功最多.(2)B做功最快,可以用功與所用時間的比值表示做功的快慢.[知識深化] 對功率P=的理解1.功率表示的是物體做功的快慢,而不是做功的多少,功率大,做功不一定多,反之亦然.2.求解功率時,首先要明確求哪個力的功率,是某個力的功率,還是物體所受合力的功率,其次還要注意求哪段時間(或哪個過程)的功率.例1 某人用同一水平力F先后兩次拉同一物體,第一次使此物體從靜止開始在光滑水平面上前進l距離,第二次使此物體從靜止開始在粗糙水平面上前進l距離.若先后兩次拉力做的功分別為W1和W2,拉力做功的平均功率分別為P1和P2,則(  )A.W1=W2,P1=P2 B.W1=W2,P1>P2C.W1>W2,P1>P2 D.W1>W2,P1=P2答案 B解析 兩次拉物體用的力都是F,物體的位移都是l.由W=Flcos α可知W1=W2.物體在粗糙水平面上前進時,加速度a較小,由l=at2可知用時較長,再由P=可知P1>P2.選項B正確.二、功率與速度[導學探究] 在光滑水平面上,一個物體在恒力F作用下從靜止開始加速運動,經過一段時間t末速度為v.求:(1)在t時間內力F對物體所做的功.(2)在t時間內力F的功率.(3)在t時刻力F的-省略部分-勻速直線運動,先后通過A、B兩點,在這個過程中(  )A.物體的運動速度越大,力F做功越多B.不論物體的運動速度多大,力F做功不變C.物體的運動速度越大,力F做功的功率越大D.不論物體的運動速度多大,力F做功的功率不變答案 BC解析 求做功用W=Flcos α,故不論速度多大,F做功不變,故A錯,B對;物體運動速度越大,通過相等位移所用時間越短,功率就越大,故C對,D錯.10.關于實際功率和額定功率,下列說法正確的是(  )A.動力機械銘牌上標明的是該機械的額定功率B.額定功率是動力機械工作時必須保持的穩定功率C.在較短的時間內,實際功率可以略大于額定功率D.在較長的時間內,實際功率可以小于額定功率答案 ACD11.質量為3 kg的物體,從高45 m處自由落下(g取10 m/s2),那么在下落的過程中(  )A.前2 s內重力做功的功率為300 WB.前2 s內重力做功的功率為675 WC.第2 s末重力做功的功率為600 WD.第2 s末重力做功的功率為900 W答案 AC解析 前2 s內物體下落的高度h=gt2=20 m,重力做功的功率P1== W=300 W,A對,B錯;2 s末物體的速度v=gt=20 m/s,此時重力做功的功率P2=mgv=600 W,C對,D錯.二、非選擇題12. 如圖4所示,位于水平面上的物體A,在斜向上的恒定拉力F作用下,由靜止開始向右做勻加速直線運動.已知物體質量為10 kg,F的大小為100 N,方向與速度v的夾角為37°,物體與水平面間的動摩擦因數為0.5,g=10 m/s2.(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)求:圖4(1)第2 s末,拉力F對物體做功的功率是多大?(2)從運動開始,物體前進12 m過程中拉力對物體做功的平均功率是多大?答案 (1)960 W (2)480 W解析 (1)物體對水平面的壓力等于水平面對物體的支持力,FN=mg-Fsin 37°=100 N-100×0.6 N=40 N由牛頓第二定律得物體的加速度a== m/s2=6 m/s2第2 s末,物體的速度v=at=12 m/s拉力F對物體做功的功率P=Fvcos 37°=960 W.(2)從運動開始,前進12 m用時t′== s=2 s該過程中拉力對物體做功W=Flcos 37°=100×12×0.8 J=960 J拉力對物體做功的平均功率P′== W=480 W.13.質量為m=5.0×106 kg的列車以恒定不變的功率由靜止沿平直軌道加速行駛,當速度增大到v1=2 m/s時,加速度a1=0.9 m/s2,當速度增大到v2=10 m/s時,加速度a2=0.1 m/s2,如果列車所受阻力大小不變,求:(1)列車所受阻力是多少?(2)在該功率下列車的最大速度是多少?答案 (1)5.0×105 N (2)20 m/s解析 (1)設列車恒定不變的功率為P,大小不變的阻力為Ff,當列車速度增大到v1=2 m/s時,P=F1v1①由牛頓第二定律可得:F1-Ff=ma1②當列車速度增大到v2=10 m/s時,P=F2v2③由牛頓第二定律可得:F2-Ff=ma2④將①、③分別代入②、④聯立方程可解得:P=1.0×107 W,Ff=5.0×105 N(2)該功率下列車以最大速度行駛時,牽引力等于阻力,有P=Fvm=Ffvm解得vm==20 m/s.
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