优化方案必修2第七章第三节功率课件

课标定位1.理解功率的概念，知道平均功率和瞬时功率.2.掌握平均功率和瞬时功率的计算方法.3.知道机械的额定功率和实际功率的区别.重点难点：1.平均功率和瞬时功率的计算方法.2.机车两种方式启动问题的求解.易错问题：计算力与速度不同向的瞬时功率时，错用公式P=F·v.课标定位1.理解功率的概念，知道平均功率和瞬时功率.基础知识梳理一、功率1.物理意义：功率是表示__________的物理量.2.定义：功W跟完成这些功所用时间t的比值.3.定义式：_________.做功快慢基础知识梳理一、功率做功快慢4.单位：国际单位制中，功率的单位为________，简称_____，符号是____.___W=1J/s，1kW=_____W.说明：功率有平均功率与瞬时功率之分，利用公式P=W/t计算的是一段时间内的平均功率.5.额定功率和实际功率（1）额定功率：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.瓦特瓦W1103正常最大4.单位：国际单位制中，功率的单位为________，简称_（2）实际功率：电动机、内燃机等动力机械工作时__________的功率.说明：实际输出功率一般情况下小于额定功率，但在特殊情况下，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.二、功率与速度1.当一个力与物体运动方向在同一条直线上时，这个力对物体做功的功率等于____与物体_________的乘积.实际消耗力运动速度（2）实际功率：电动机、内燃机等动力机械工作时_______2.关系式：P=_____.(1)若v是物体的平均速度，则P=Fv对应时间t内的______功率.（2）若v是瞬时速度，则P表示该时刻的_____功率.说明：物体做匀速直线运动时，作用在物体上的恒力的瞬时功率与平均功率相等.Fv平均瞬时2.关系式：P=_____.Fv平均瞬时核心要点突破一、对P=W/t与P=Fv的理解1.P=W/t是功率的定义式，适用于任何情况下功率的计算，既适用于人或机械做功功率的计算，也适用于一般物体做功功率的计算，既适用于合力或某个力做功功率的计算，也适用于恒力或变力做功功率的计算，一般用于求解某段时间内的平均功率.核心要点突破一、对P=W/t与P=Fv的理解2.P=Fv，适用于F与v同向的情况，但如果二者夹角为α，则用P=Fvcosα来计算功率.P=Fvcosα，不仅适用于求平均功率，也适用于求瞬时功率.若F为变力，v为某时刻的瞬时速度，则P为该时刻的瞬时功率；若F为恒力，v为时间t内的平均速度，则P表示时间t内的平均功率，必须注意F、v、α、P的同时性，在P一定时，F与v成反比；在F一定时，P与v成正比.2.P=Fv，适用于F与v同向的情况，但如果二者夹角为α，则二、机车启动问题1.对机车等交通工具启动类问题，应明确P=Fv中，P为发动机的实际功率，机车正常行驶中实际功率小于或等于额定功率；F为发动机（机车）的牵引力；v为机车的瞬时速度.2.机车启动的两种方式：（1）以恒定功率启动二、机车启动问题所以机车达到最大速度时所以机车达到最大速度时这一启动过程的v-t关系如图7-3-1所示，其中vmax=P/Ff.图7-3-1这一启动过程的v-t关系如图7-3-1所示，其中vmax=P特别提醒P=Fv中F为牵引力，速度达到最大时vmax=P/Ff.该式提供了一种求vmax及Ff的方法.（2）以恒定加速度启动特别提醒优化方案必修2第七章第三节功率课件这一运动过程的v-t关系如图7-3-2所示，其中v0=P额/F，F=Ff+ma,vmax=P额/Ff.图7-3-2这一运动过程的v-t关系如图7-3-2所示，其中v0=P额/（3）机车以恒定加速度启动时的分段处理①图7-3-2中，0~t0段P均匀增加，（P=Fv,a不变，v均匀增加），可按匀加速直线运动处理.②t0时刻P增至P额，v0=P额/F·t0~t1段P=P额，功率不变，Ff不变，但牵引力和a变小，此阶段牵引力是变力，牵引力的功为W=P（t1-t0）.③t1时刻后，P额=Ff·vmax成立.（3）机车以恒定加速度启动时的分段处理特别提醒1.机车以恒定加速度启动时，匀加速结束时的速度，并未达到整个过程的最大速度vmax.2.P=Fv中因为P为机车牵引力的功率，所以对应的F是牵引力并非合力，这一点应引起注意.3.只有当汽车匀速运动时，F=Ff.特别提醒课堂互动讲练类型一平均功率和瞬时功率的计算质量为2kg的物体，受到24N竖直向上的拉力，由静止开始运动，经过5s，求5s内拉力对物体所做的功是多少？5s内拉力的平均功率及5s末拉力的瞬时功率各是多少？（g取10m/s2）例1课堂互动讲练类型一平均功率和瞬时功率的计算【思路点拨】物体在恒力作用下由静止开始运动，是一个匀加速运动，可结合牛顿第二定律和运动学公式求解平均功率和瞬时功率.【解析】对物体受力分析，如图7-3-3所示由牛顿第二定律得图7-3-3【思路点拨】物体在恒力作用下由静止开始运动，是一个匀加速运动5s内物体的位移x=1/2at2=1/2×2×52m=25m,其方向竖直向上.5s末物体的速度v=at=2×5m/s=10m/s,其方向竖直向上.故5s内拉力的功为W=Fx=24×25J=600J,5s内拉力的平均功率为P=W/t=600/5W=120W.5s末拉力的瞬时功率为P=Fv=24×10W=240W.优化方案必修2第七章第三节功率课件【答案】600J120W240W【点评】在求解功率时应注意：（1）首先一定要明确是求哪一个力的功率，还是求合力的功率.（2）若求平均功率，还需明确是求哪段时间内的平均功率，一般用公式P=W/t来计算.（3）若求瞬时功率，需明确是哪一时刻或哪一位置，再确定该时刻或该位置的速度，应用公式P=Fv，如果F、v不同向，则用P=Fvcosα来计算.【答案】600J120W240W变式训练1.用轻绳悬挂一小球，将小球拉至如图7-3-4所示的水平位置，然后放手使小球从静止开始向下摆动，在小球摆向最低点过程中，重力对小球做功的功率（）图7-3-4变式训练1.用轻绳悬挂一小球，将小球拉至如图7-3-4所示A.保持不变B.不断变大C.不断变小D.先变大，后变小解析：选D.在最高点时，由于速度为零，重力对小球做功的功率为P=Fv=0.在最低点时，由于速度与重力方向垂直，重力对小球做功的功率P=Fvcos90°=0.由此可见，选项D正确.A.保持不变B.不断变大类型二机车以恒定功率启动问题例2（2010年郑州高一检测）质量为m=5×103kg的汽车在水平公路上行驶，阻力是车重的0.1倍.让车保持额定功率为60kW,从静止开始行驶，求（g取10m/s2）：（1）汽车达到的最大速度vmax;（2）汽车车速v1=2m/s时的加速度.类型二机车以恒定功率启动问题例2（2010【思路点拨】汽车的功率即为牵引力的功率，则P=Fv，当F=F阻时，速度为vmax；当汽车以额定功率启动时P=P0不变，可由求解不同速度对应的牵引力.【解析】（1）由P=Fv=F阻vmax得：（2）由P=Fv得F=P/v,当v1=2m/s时，【思路点拨】汽车的功率即为牵引力的功率，则P=Fv，当F=F由牛顿第二定律得F1-F阻=ma,所以【答案】（1）12m/s（2）5m/s2【点评】机车以额定功率启动时，其运动可分为两个过程：第一个过程是加速度逐渐减小的变加速直线运动，第二个过程就是匀速直线运动.由牛顿第二定律得F1-F阻=ma,所以变式训练2.列车在恒定功率的机车牵引下，从车站出发沿平直轨道行驶10min，速度达到108km/h的最大速度，那么这段时间内列车行驶的距离（）A.等于18kmB.等于9kmC.一定小于9kmD.一定大于9km，小于18km变式训练2.列车在恒定功率的机车牵引下，从车站出发沿平直轨道解析：选D.如图所示列车以恒定功率做变加速运动，其位移为曲线下方的面积.解析：选D.如图所示列车以恒定功率做变加速运动，其位移为曲线若是匀加速运动则x1=108/2×1/6km=9km，若以vm匀速运动，则x2=108×1/6km=18km，所以，以恒定功率行驶的距离x1＜x＜x2，即9km＜x＜18km，故选D.若是匀加速运动则x1=108/2×1/6km=9km，若类型三机车以恒定加速度启动问题（2010年太原质检）质量为m=4.0×103kg的汽车，发动机的额定功率为P=40kW，汽车从静止开始以a=0.5m/s2的加速度行驶，所受阻力F阻=2.0×103N，则汽车匀加速行驶的最长时间为多少？汽车可能达到的最大速度为多少？例3类型三机车以恒定加速度启动问题（2010年太原【思路点拨】汽车从静止开始的加速运动可以分为两个阶段.第一阶段中，汽车从静止开始，以恒定加速度a作匀加速直线运动.在这一个阶段中，汽车发动机的牵引力为恒力，即F=ma+F阻，这里F阻为运动中受到的大小恒定的阻力.由于发动机功率P=Fv=(ma+F阻)v,汽车的速度从零逐渐增大，所以发动机的功率是从零逐渐增大到额定功率.【思路点拨】汽车从静止开始的加速运动可以分为两个阶段.第二阶段中，由于发动机的功率已经达到最大值，随着运动速度不断增大，牵引力逐渐变小，汽车的加速度也随之变小.这一阶段中汽车加速度逐渐减小而速度仍不断增大.当发动机的牵引力等于阻力时，汽车有最大速度.第二阶段中，由于发动机的功率已经达到最大值，随着运动速度不断【解析】设汽车匀加速行驶时，汽车发动机牵引力为F，则根据牛顿第二定律F-F阻=ma得F=ma+F阻=4.0×103×0.5N+2.0×103N=4.0×103N，设汽车匀加速运动过程的末速度为v,由P=Fv得根据运动学公式v=at,有【解析】设汽车匀加速行驶时，汽车发动机牵引力为F，则根据牛顿当汽车加速度为零时，汽车有最大速度vmax,此时，牵引力F′=F阻，则【答案】20s20m/s【点评】把汽车在匀加速运动过程中的末速度当成汽车运动过程中可能达到的最大速度是解答本题时易犯的错误.当汽车加速度为零时，汽车有最大速度vmax,变式训练3.质量为100t的机车从停车场出发，做匀加速直线运动，经225m后速度达到54km/h.此时司机关闭发动机，让机车做匀减速直线运动进站，机车又行驶了125m才停在站台上.设机车在运动过程中所受阻力不变，求：机车关闭发动机前所受的牵引力.变式训练3.质量为100t的机车从停车场出发，做匀加速直线解析：在加速阶段：由牛顿第二定律得F引-F阻=ma1=100×103×0.5N=5×104N①减速阶段：初速度v1=15m/s末速度v2=0位移x2=125m由v2t-v20=2ax得加速度a2=-v21/2x2=-0.9m/s2解析：在加速阶段：负号表示a2方向与v1方向相反由牛顿第二定律得F阻=-ma2=-105×（-0.9）N=9×104N②由①②得：机车的牵引力F引=1.4×105N.答案：1.4×105N负号表示a2方向与v1方向相反随堂达标自测随堂达标自测精品课件！精品课件！精品课件！精品课件！课时活页训练课时活页训练课标定位1.理解功率的概念，知道平均功率和瞬时功率.2.掌握平均功率和瞬时功率的计算方法.3.知道机械的额定功率和实际功率的区别.重点难点：1.平均功率和瞬时功率的计算方法.2.机车两种方式启动问题的求解.易错问题：计算力与速度不同向的瞬时功率时，错用公式P=F·v.课标定位1.理解功率的概念，知道平均功率和瞬时功率.基础知识梳理一、功率1.物理意义：功率是表示__________的物理量.2.定义：功W跟完成这些功所用时间t的比值.3.定义式：_________.做功快慢基础知识梳理一、功率做功快慢4.单位：国际单位制中，功率的单位为________，简称_____，符号是____.___W=1J/s，1kW=_____W.说明：功率有平均功率与瞬时功率之分，利用公式P=W/t计算的是一段时间内的平均功率.5.额定功率和实际功率（1）额定功率：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.瓦特瓦W1103正常最大4.单位：国际单位制中，功率的单位为________，简称_（2）实际功率：电动机、内燃机等动力机械工作时__________的功率.说明：实际输出功率一般情况下小于额定功率，但在特殊情况下，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.二、功率与速度1.当一个力与物体运动方向在同一条直线上时，这个力对物体做功的功率等于____与物体_________的乘积.实际消耗力运动速度（2）实际功率：电动机、内燃机等动力机械工作时_______2.关系式：P=_____.(1)若v是物体的平均速度，则P=Fv对应时间t内的______功率.（2）若v是瞬时速度，则P表示该时刻的_____功率.说明：物体做匀速直线运动时，作用在物体上的恒力的瞬时功率与平均功率相等.Fv平均瞬时2.关系式：P=_____.Fv平均瞬时核心要点突破一、对P=W/t与P=Fv的理解1.P=W/t是功率的定义式，适用于任何情况下功率的计算，既适用于人或机械做功功率的计算，也适用于一般物体做功功率的计算，既适用于合力或某个力做功功率的计算，也适用于恒力或变力做功功率的计算，一般用于求解某段时间内的平均功率.核心要点突破一、对P=W/t与P=Fv的理解2.P=Fv，适用于F与v同向的情况，但如果二者夹角为α，则用P=Fvcosα来计算功率.P=Fvcosα，不仅适用于求平均功率，也适用于求瞬时功率.若F为变力，v为某时刻的瞬时速度，则P为该时刻的瞬时功率；若F为恒力，v为时间t内的平均速度，则P表示时间t内的平均功率，必须注意F、v、α、P的同时性，在P一定时，F与v成反比；在F一定时，P与v成正比.2.P=Fv，适用于F与v同向的情况，但如果二者夹角为α，则二、机车启动问题1.对机车等交通工具启动类问题，应明确P=Fv中，P为发动机的实际功率，机车正常行驶中实际功率小于或等于额定功率；F为发动机（机车）的牵引力；v为机车的瞬时速度.2.机车启动的两种方式：（1）以恒定功率启动二、机车启动问题所以机车达到最大速度时所以机车达到最大速度时这一启动过程的v-t关系如图7-3-1所示，其中vmax=P/Ff.图7-3-1这一启动过程的v-t关系如图7-3-1所示，其中vmax=P特别提醒P=Fv中F为牵引力，速度达到最大时vmax=P/Ff.该式提供了一种求vmax及Ff的方法.（2）以恒定加速度启动特别提醒优化方案必修2第七章第三节功率课件这一运动过程的v-t关系如图7-3-2所示，其中v0=P额/F，F=Ff+ma,vmax=P额/Ff.图7-3-2这一运动过程的v-t关系如图7-3-2所示，其中v0=P额/（3）机车以恒定加速度启动时的分段处理①图7-3-2中，0~t0段P均匀增加，（P=Fv,a不变，v均匀增加），可按匀加速直线运动处理.②t0时刻P增至P额，v0=P额/F·t0~t1段P=P额，功率不变，Ff不变，但牵引力和a变小，此阶段牵引力是变力，牵引力的功为W=P（t1-t0）.③t1时刻后，P额=Ff·vmax成立.（3）机车以恒定加速度启动时的分段处理特别提醒1.机车以恒定加速度启动时，匀加速结束时的速度，并未达到整个过程的最大速度vmax.2.P=Fv中因为P为机车牵引力的功率，所以对应的F是牵引力并非合力，这一点应引起注意.3.只有当汽车匀速运动时，F=Ff.特别提醒课堂互动讲练类型一平均功率和瞬时功率的计算质量为2kg的物体，受到24N竖直向上的拉力，由静止开始运动，经过5s，求5s内拉力对物体所做的功是多少？5s内拉力的平均功率及5s末拉力的瞬时功率各是多少？（g取10m/s2）例1课堂互动讲练类型一平均功率和瞬时功率的计算【思路点拨】物体在恒力作用下由静止开始运动，是一个匀加速运动，可结合牛顿第二定律和运动学公式求解平均功率和瞬时功率.【解析】对物体受力分析，如图7-3-3所示由牛顿第二定律得图7-3-3【思路点拨】物体在恒力作用下由静止开始运动，是一个匀加速运动5s内物体的位移x=1/2at2=1/2×2×52m=25m,其方向竖直向上.5s末物体的速度v=at=2×5m/s=10m/s,其方向竖直向上.故5s内拉力的功为W=Fx=24×25J=600J,5s内拉力的平均功率为P=W/t=600/5W=120W.5s末拉力的瞬时功率为P=Fv=24×10W=240W.优化方案必修2第七章第三节功率课件【答案】600J120W240W【点评】在求解功率时应注意：（1）首先一定要明确是求哪一个力的功率，还是求合力的功率.（2）若求平均功率，还需明确是求哪段时间内的平均功率，一般用公式P=W/t来计算.（3）若求瞬时功率，需明确是哪一时刻或哪一位置，再确定该时刻或该位置的速度，应用公式P=Fv，如果F、v不同向，则用P=Fvcosα来计算.【答案】600J120W240W变式训练1.用轻绳悬挂一小球，将小球拉至如图7-3-4所示的水平位置，然后放手使小球从静止开始向下摆动，在小球摆向最低点过程中，重力对小球做功的功率（）图7-3-4变式训练1.用轻绳悬挂一小球，将小球拉至如图7-3-4所示A.保持不变B.不断变大C.不断变小D.先变大，后变小解析：选D.在最高点时，由于速度为零，重力对小球做功的功率为P=Fv=0.在最低点时，由于速度与重力方向垂直，重力对小球做功的功率P=Fvcos90°=0.由此可见，选项D正确.A.保持不变B.不断变大类型二机车以恒定功率启动问题例2（2010年郑州高一检测）质量为m=5×103kg的汽车在水平公路上行驶，阻力是车重的0.1倍.让车保持额定功率为60kW,从静止开始行驶，求（g取10m/s2）：（1）汽车达到的最大速度vmax;（2）汽车车速v1=2m/s时的加速度.类型二机车以恒定功率启动问题例2（2010【思路点拨】汽车的功率即为牵引力的功率，则P=Fv，当F=F阻时，速度为vmax；当汽车以额定功率启动时P=P0不变，可由求解不同速度对应的牵引力.【解析】（1）由P=Fv=F阻vmax得：（2）由P=Fv得F=P/v,当v1=2m/s时，【思路点拨】汽车的功率即为牵引力的功率，则P=Fv，当F=F由牛顿第二定律得F1-F阻=ma,所以【答案】（1）12m/s（2）5m/s2【点评】机车以额定功率启动时，其运动可分为两个过程：第一个过程是加速度逐渐减小的变加速直线运动，第二个过程就是匀速直线运动.由牛顿第二定律得F1-F阻=ma,所以变式训练2.列车在恒定功率的机车牵引下，从车站出发沿平直轨道行驶10min，速度达到108km/h的最大速度，那么这段时间内列车行驶的距离（）A.等于18kmB.等于9kmC.一定小于9kmD.一定大于9km，小于18km变式训练2.列车在恒定功率的机车牵引下，从车站出发沿平直轨道解析：选D.如图所示列车以恒定功率做变加速运动，其位移为曲线下方的面积.解析：选D.如图所示列车以恒定功率做变加速运动，其位移为曲线若是匀加速运动则x1=108/2×1/6km=9km，若以vm匀速运动，则x2=108×1/6km=18km，所以，以恒定功率行驶的距离x1＜x＜x2，即9km＜x＜18km，故选D.若是匀加速运动则x1=108/2×1/6km=9km，若类型三机车以恒定加速度启动问题（2010年太原质检）质量为m=4.0×103kg的汽车，发动机的额定功率为P=40kW，汽车从静止开始以a=0.5m/s2的加速度行驶，所受阻力F阻=2.0×103N，则汽车匀加速行驶的最长时间为多少？汽车可能达到的最大速度为多少？例3类型三机车以恒定加速度启动问题（2010年太原【思路点拨】汽车从静止开始的加速运动可以分为两个阶段.第一阶段中，汽车从静止开始，以恒定加速度a作匀加速直线运动.在这一个阶段中，汽车发动机的牵引力为恒力