人教版高中物理必修二3功率

1、人教版高中物理必修二3功率人教版高中物理必修二3功率16/16人教版高中物理必修二3功率积一时之跬步臻千里之遥程高中物理学习资料（马鸣风萧萧*整理制作）功率1.知道功率的看法，理解功率的物理意义。2.掌握定义式，可以用公式解答有关的问题。3.知道公式P=Fv的物理意义，可以用公式P=Fv解答有关的问题。4.差异理解额定功率、实质功率和最大功率。要点：1.功率的看法、物理意义的理解。2.功率的计算。难点：1.功率与力、速度关系的理解。2.瞬时功率和平均功率的理解和计算。一、功率1.定义：功W与完成这些功所用时间t的_。2.定义式：P=_。3.单位：在国际单位制中，功率的单位是_，简称瓦，用W表示

2、。4.意义：功率是标量，它是表示物体做功_的物理量。【答案】比值瓦特快慢【想一想】去过泰山的同学会碰到挑山工，假设挑山工和缆车将相同的货物运至山顶，两者对货物做的功相同吗？做功的功率相同吗？马鸣风萧萧积一时之跬步臻千里之遥程提示：两者对货物做的功都等于战胜重力做的功，由于将相同的货物运往相同高度的山顶，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时，依照功率定义知缆车的做功功率远大于挑山工的做功功率。二、额定功率与实质功率【判一判】(1)各种机械铭牌上所标功率一般是指额定功率。()(2)某机械工作时的实质功率必然比额定功率小。()(3)机械可以在实质功率等于额定功率的情况下长时间工

3、作。()提示：额定功率是指机械在长时间正常工作时的最大输出功率,也是机械发动机铭牌上的标称值，(1)对。机械可以在实质功率小于或等于额定功率的情况下长时间工作,但为防备机械碰到损害，应防备机械在实质功率大于额定功率状态下长时间工作，(2)错,(3)对。三、功率与速度1.功率与速度关系式P=_(F与v方向相同)。【答案】Fv2推导马鸣风萧萧积一时之跬步臻千里之遥程3.应用：由功率速度关系式知，汽车、火车等交通工具和各种起重机械，当发动机的功率P一准时，牵引力F与速度v成_，要增大牵引力，就要_速度。【答案】反比减小【想一想】在越野比赛中，汽车爬坡时，常常换用低速挡，这是为什么?提示：由P=Fv可

4、知，汽车在上坡时需要更大的牵引力，而发动机的额定功率是必然的，换用低速挡的目的是减小速度，进而增大牵引力。一、【研究导引】用一台起落机将500kg的物质匀速提升至20m的楼顶，起落机上升的速度为0.5m/s,请思虑以下问题：整个过程中，起落机对物质做功的功率是什么功率？起落机对物质做功的瞬时功率怎么求？起落机对物质做功的平均功率与瞬时功率可否相等？马鸣风萧萧积一时之跬步臻千里之遥程【要点整合】1.平均功率与瞬时功率2.P=Fv中三个量的限制关系【特别提示】(1)求平均功率时必定说明是哪段时间或哪一个过程的平均功率。(2)公式P=Fv仅适用于F与v方向相同的情况，若F与v方向不相同，则用P=Fv

5、cos来计算功率,其中是F与v的夹角。【典例1】质量m=5kg的物体，在水平力F=10N的作用下，在圆滑的水平面上从静止开始做匀加速直线运动，求：力F在t=2s内对物体所做的功；力F在t=2s内对物体所做功的平均功率；在2s末力F对物体做功的瞬时功率。【思路点拨】解答本题时应注意平均功率和瞬时功率计算公式的选择。平均功率用计算，瞬时功率用P=Fv计算。【规范解答】物体在水平力F的作用下，在圆滑水平面上做初速度为零的匀加速直线运动，依照牛顿第二马鸣风萧萧积一时之跬步臻千里之遥程定律可求出加速度。答案:(1)40J(2)20W(3)40W【总结提升】求解功率时应该注意的问题第一要明确是求哪个力的功

6、率，是某个力的功率，还是物体所受合力的功率，汽车的功率是指汽车牵引力的功率，起重机的功率是指起重机钢丝绳拉力的功率。(2)若求平均功率，还需明确是哪段时间内的平均功率，可由公式来计算。(3)若求瞬时功率，需明确是哪一时刻或哪一地址，再确定该时刻或该地址的速度，应用公式P=Fv，若是F、不相同向，则投影到相同方向再计算。【变式训练】(2012济南高一检测)某物体从高为H处由静止下落至地面,用时为t,则下述结论正确的选项是()A.前、后内重力做功相等B.前、后内重力做功相等C.前、后内重力做功的平均功率相等D.前、后内重力做功的平均功率相等【变式备选】关于功率公式P=和P=Fv的说法正确的选项是(

7、)A.由P=知，只要知道W和t即可求出任意时刻的功率B.由P=Fv知，只能求某一时刻的瞬时功率马鸣风萧萧积一时之跬步臻千里之遥程C.由P=Fv知，汽车的功率与它的速度成正比D.由P=Fv知，当汽车发动机功率一准时，牵引力与速度成反比【解析】选D。公式P=所计算的应是时间t内的平均功率，A错误；公式P=Fv涉及三个物理量之间的关系，必定在一个量确定不变时，才能判断别的两个物理量之间的关系，B、C错误，D正确。二、灵巧车的两种启动方式【研究导引】如图为两辆相同的汽车,载重汽车和空车先后经过某路段(载重汽车所受阻力大于空车所受阻力)，思虑以下问题:两车运动速度相同时，它们的实质功率相同吗，哪辆车的实

8、质功率较大？两车运动时发动机的功率相同，两车谁运动得较快？【要点整合】1.用P=Fv办理机车启动问题时应明确：式中P为机车发动机的实质功率，它小于或等于机车发动机的额定功率；F为机车的牵引力，v为机车的瞬时速度。2.两种启动方式的启动过程机车以恒定功率启动。机车达到最大速度时：a=0，F=Ff，P=Fvm=Ffvm，这一启动过程的v-t图象以下列图，其中最大速度马鸣风萧萧积一时之跬步臻千里之遥程机车以恒定加速度启动。这一启动过程的v-t图象以下列图，其中匀加速运动的最大速度【特别提示】(1)以恒定加速度启动时,匀加速结束时的速度不是整个过程的最大速度vm。(2)机车启动时P=Fv中,由于P为机

9、车牵引力的功率，因此F为机车的牵引力,而不是合力。(3)当机车的牵引力F和机车碰到的摩擦力Ff相等时，速度最大为【典例2】一辆重5t的汽车，发动机的额定功率为80kW。汽车从静止开始以加速度a=1m/s2做匀加速直线运动，车受的阻力为车重的0.06倍。(g取10m/s2)求：汽车做匀加速直线运动的最长时间。汽车开始运动后，5s末和15s末的瞬时功率。马鸣风萧萧积一时之跬步臻千里之遥程【思路点拨】功率最大时匀加速过程结束，此时P额=Fv0，应用v0=at0求时间；瞬时功率用P额=Fv进行求解。【规范解答】(1)设汽车匀加速运动所能达到的最大速度为v0,对汽车由牛顿第二定律得F-Ff=ma即代入数

10、据得v0=10m/s因此汽车做匀加速直线运动的时间(2)由于10s末汽车达到了额定功率，5s末汽车还处于匀加速运动阶段，P=Fv=(Ff+ma)at=(0.06510310+51031)15W=40kW15s末汽车已经达到了额定功率P额=80kW答案：(1)10s(2)40kW80kW【互动研究】(1)例题中的汽车以额定功率做匀速运动的最后速度多大？(2)例题中的汽车在额定功率作用下速度为20m/s时，加速度多大？【解析】(1)汽车以额定功率做匀速运动时，F=Ff，故运动速度汽车的速度为20m/s时的牵引力由牛顿第二定律得汽车的加速度答案：(1)26.7m/s(2)0.2m/s2马鸣风萧萧积一

11、时之跬步臻千里之遥程观察内容功率的实质应用【典例】人的心脏每跳一次大体输送810-5m3的血液，正常人血压(可看做心脏输送血液的压强)平均值约为1.5104Pa,心跳约每分钟70次，据此估测心脏工作的平均功率约为多少。【思路点拨】解答本题应明确以下两点:要点点血压对血液做的功W=Fl=pSl=pV。平均功率P=。【规范解答】设压强为p，作用于横截面积为S的一个直管内的流体上，在时间t内流体因压力的作用而搬动了必然的距离l，以下列图，则压力做功为W=pSl=pV,V指流体的体积。因此，本题中心脏在每分钟内所做的功应为4-5W=pV=1.51070J=84J810故心脏工作的平均功率答案：1.4W

12、应用功率公式P=Fv的解题技巧对公式“P=Fv”的使用，有着必然的技巧和要点：1.应用公式“P=Fv”解题时第一应明确它的适用范围：F与v方向相同。马鸣风萧萧积一时之跬步臻千里之遥程2.当F与v方向不相同时，若F的方向与v的方向的夹角为，由W=Flcos、P=得功率应为P=Fvcos。可见计算功率时必定考虑作用力F与物体运动方向v的夹角。3.关于其中的v也有两种情况：若“v”是平均速度,用P=Fv求得的就是平均功率；若“v”是瞬时速度，用P=Fv求得的就是瞬时功率。【案例显现】将一重2N的小球在某高度处以30m/s的速度水平抛出，小球落地时的速度大小为50m/s，则小球落地时的瞬时功率为()A

13、.40WB.60WC.80WD.100W【规范解答】设小球落地时速度与水平方向的夹角为，则故=53，小球落地时速度与重力方向的夹角=90-=37，因此小球落地时的瞬时功率P=Fvcos=2500.8W=80W,C正确。答案：C【易错解析】本题易错选项及错误原因解析以下：易错选项错误原因B对瞬时功率公式P=Fv理解不够，乱套公式，P=230W=60WD对瞬时功率公式P=Fv理解不够，没有注意重力的方向和小球落地时速度方向之间的关系,乱套公式，P=250W=100W1.关于功率的看法，以下说法中正确的选项是()功率是描述力对物体做功多少的物理量力做功时间越长，力的功率必然越小C.力做功越多，力的功

14、率必然越大力对物体做功越快，力的功率必然越大【解析】选D。功率是描述力对物体做功快慢的物理量，做功越快，功率越大，A错误，D正确；力对物体做功时间长也许做功多，未必做功快，B、C错误。2.某人用同一水平力F先后两次拉同一物体，第一次使此物体沿圆滑水平眼前进l距离，第二次使此物体沿粗糙水平面也前进l距离，若先后两次拉力做的功为W1和W2，拉力做功的功率是P1和P2，则()A.W1W2，P1P2B.W1W2，P1P2马鸣风萧萧积一时之跬步臻千里之遥程C.WW，PPD.W1W，PP1212212【解析】选B。由于拉力相同而又经过相同的位移，依照W=Fl可知拉力对物体做的功相同多，但由于沿光滑水平眼前

15、进时间短，因此P1P2，故B正确。3.质量是5t的汽车在水平路面上由静止开始以加速度2.2m/s2做匀加速直线运动，所受阻力是1.0103N，则汽车启动后第1s末发动机的瞬时功率是()A.2kWB.11kWC.20kWD.26.4kW【解析】选D。依照牛顿第二定律有F引-F阻ma得F引ma+F阻1.2104N而由vt=at知汽车启动后第1s末的速度为vt=at=2.2m/s由P=Fv得第1s末发动机的瞬时功率P=F引vt=1.21042.2W=2.64104W=26.4kW，D对。4.(2012成都高一检测)把动力装置分别安装在每节车厢上,使其既拥有牵动力,又可以载客,这样的客车车辆叫做动车。

16、而动车组就是几节自带动力的车辆(动车)加几节不带动力的车辆(也叫拖车)编成一组,就是动车组,以下列图。假设动车组运行过程中碰到的阻力与其所受重力成正比,每节动车与拖车的质量都相等,每节动车的额定功率都相等。若1节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为120km/h;则6节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为()A.320km/hB.240km/hC.120km/hD.480km/h【解析】选A。设每节动车(或拖车)的质量为m,动车组所受阻力是车重的k倍,每节动车的额定功率为P。由于动车组速度最大时,牵引力等于阻力,故P=F1v1=k4mgv1,6P=k9mgv2,由以上两式得v2=v1=32

17、0km/h,A正确。5.将质量为20kg的物体从静止开始以1ms2的加速度竖直提升2m。求在此过程中拉力做功的平均功率为多少?到达2m高处时拉力做功的瞬时功率多大(g=10m/s2)?马鸣风萧萧积一时之跬步臻千里之遥程答案：220W440W一、选择题(本题包括6小题，每题5分，共30分。每题最少一个选项正确)1.设匀速行驶的汽车，发动机功率保持不变，则()路面越粗糙，汽车行驶得越慢B路面越粗糙，汽车行驶得越快C在同一路面上，汽车不载货比载货时行驶得快D在同一路面上，汽车不载货比载货时行驶得慢2.质量为m的物体，在水平恒力F的作用下，在圆滑水平面上从静止开始运动，则有()A.力F对物体做功的瞬时

18、功率保持不变B.力F对物体做功的瞬时功率跟时间t成正比C.某时刻力F的瞬时功率小于从开始到此时刻这段时间内力F的平均功率D.某时刻力F的瞬时功率等于从开始到此时刻这段时间内力F的平均功率3.一个质量M=2kg的物体从静止开始自由下落，则第2s内重力的平均功率是()A.400WB.300WC.200WD.100W4.(2011上海高考)如图，一长为L的轻杆一端固定在圆滑铰链上，另一端固定一质量为m的小球。一水平向右的拉力作用于杆的中点，使杆以角速度匀速转动，当杆与水平方向成60时，拉力的功率为()马鸣风萧萧积一时之跬步臻千里之遥程A.mgLB.3mgLC.1mgLD.3mgL2265.若汽车碰到

19、的摩擦阻力大小不变，则以下关于汽车运动的解析中正确的选项是()若汽车做匀速直线运动，则其发动机的功率将保持不变若汽车做匀加速直线运动，则其发动机的功率将逐渐增大C.若汽车做匀速直线运动，则其发动机的功率将逐渐增大汽车上坡时必然要增大发动机的功率6.汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶，发动机功率为P，快进入闹市里时，司机减小了油门，使汽车的功率马上减小一半并保持该功率连续行驶。下面四个图象中，哪个图象正确表示了从司机减小油门开始，汽车的速度与时间的关系()二、非选择题(本题包括2小题，共20分，要有必要的文字表达)7.(10分)(2012太原高一检测)在平直公路上,一辆质量为m=2.0104kg

20、的卡车速度从v1=2m/s平均增加到v2=10m/s,经过的时间t=40s。在这段过程中,假设卡车碰到的阻力恒为车重的k倍,k=0.2，g取10m/s2。求:在这段时间内,卡车发动机的平均功率是多少?在这段时间内,卡车战胜阻力做了多少功?8.(10分)以下列图，位于水平面上的物体A，在斜向上的恒定拉力作用下，由静止开始向右做匀加速直线运动。已知物体质量为10kg，F的大小为100N，方向与速度v的夹角为37，物体与水平面间的动摩擦因数为0.5，g=10m/s2。求：第2s末，拉力F对物体做功的功率是多大？马鸣风萧萧积一时之跬步臻千里之遥程(2)从运动开始，物体前进12m过程中拉力对物体做功的功

21、率？(sin37=0.6,cos37=0.8)答案解析马鸣风萧萧积一时之跬步臻千里之遥程1.【解析】选A、C。汽车匀速行驶时，运动速度最大，此时牵引力等于汽车碰到的阻力，故最大速度vmP，Ff而汽车在越粗糙的路面上，重力越大时所受阻力越大，最大速度越小，因此A、C正确，B、D错误。2.【解析】选B。物体的加速度a=F,t时刻的速度v=at=Ft,t时刻的功率P=Fv=Fat=F2t,由于F、m为mmm定值，因此P与t成正比，即P逐渐增大,故B正确,A错误;0t时间内F的平均功率P=FvFatF2t,222m故C、D错误。3.【解析】选B。由v=gt得物体在第1s、2s末的速度分别为v1=10m

22、/s，v2=20m/s,第2s内的平均速度vv1v2=15m/s，因此第2s内重力的平均功率P=mgv=300W,B正确。2【解题指南】小球做匀速圆周运动，拉力的功率等于轻杆战胜小球重力做功的功率。【解析】选C。小球的线速度v=L，当杆与水平方向成60时，重力与速度方向的夹角=120，此时重力做功的功率P=mgvcos=-1mgL，而拉力的功率等于轻杆战胜重力做功的功率，应选项C正确。2【变式备选】“神舟九号”宇航员在进行素质训练时，抓住秋千杆由水平状态开始下摆，以下列图，在到达竖直状态的过程中，宇航员所受重力的瞬时功率的变化情况是()A.素来增大B.素来减小C.先增大后减小D.先减小后增大【解析】选C。本题可以用极限法来判断。瞬时功率PFvcos，初始状态v0，当杆摆至竖直时，cos0，即宇航员在开始下落时、落至最低点时的重力的瞬时功率为0，故可推断重力的瞬时功率先增大后减小，可知C正确。5.【解析】选A、B。汽车做匀速直线运动时，牵引力F的大小等于摩擦阻力的大小，由P=Fv知，发动机的功率保持不变，A正确，C错误。汽车做匀加速直线运动，牵引力不变而速度逐渐增大，由P=Fv知，发动机的功率逐渐增大，B正确。汽车上坡时，可以增大发动机功率以增大牵引力，也可以在功率不变的情况下减小速度以增大牵引力，D错误。【解析】选C。汽车在匀速行驶时牵引力等