11-2 功率 学案 初中物理人教版八年级下册（2022-2023学年）

第2节功率【学习目标】1.知道功率。能说出功率的物理意义，并能写出功率的定义式P=W/t及其单位。2.能结合生活中的实例说明功率的含义。3.能应用功率的定义式进行简单的计算，并能利用功率的概念设计测量生活中功率的大小。【学习重点】对“功率”概念的理解，包括功率的物理意义、计算公式、单位。【学习难点】功率的推导式P=Fv的理解和运用。【自主预习】阅读教材，完成以下问题：1.在物理学中，用功率表示做功的快慢。功与做功时间之比叫做功率，它在数值上等于单位时间内所做的功。2.功率的计算公式为P＝W/t；当物体在力F的作用下，以速度v做匀速直线运动时，功率的计算公式为P＝Fv。3.功率的国际单位为瓦特，用字母W表示，1W=1J/s。常用单位还有：千瓦（kW），1kW=103W【合作探究】探究一、做功的快慢【观察思考】①如图所示，起重机与人提高物体做功，哪个做功快？你是怎样比较出来的？【分析】因为起重机与人做功相同（相同/不相同），起重机所用时间少，所以做功快。【观察思考】②如图所示，起重机与人提高物体做功，哪个做功快？你是怎样比较出来的？【分析】因为起重机与人做功时间相同（相同/不相同），起重机做功多，所以做功快。【观察思考】③如图所示，甲、乙、丙三位同学所做的功和所用的时间如下表所示，你能比较做功的快慢吗？物体物体做功W/J所用时间t/s功/时间（J/s）甲推货8001080乙爬楼150010150丙提木600030200【分析】比较做功快慢的方法：图中三位同学所做的功和所用时间都不相等，我们可以分别计算三位同学所做的功和所用时间的比值（W/t），该比值越大，做功越快。所以丙同学做功最快，甲同学做功最慢。【结论】用功/时间（W/t）可以比较做功的快慢。【想想议议】如图所示，一个大人和一个小孩一起爬相同的楼梯，做功的多少相同吗？能否比较他们做功的快慢？【分析】图中两人爬相同的楼梯，两人升高的高度相同，但由于两人的重力不同，根据W=Fs=Gh可知，两人做功不相同（相同/不相同），大人比小孩做的功多；由于两人上楼所用的时间不确定，所以不能比较他们做功的快慢。【例题1】如上图所示，大人与小孩爬相同的楼梯所用时间相同，下列说法正确的是（）A．大人与小孩做功相同，两人做功快慢相同B．大人与小孩做功相同，小孩做功快C．大人比小孩做功多，大人做功快D．大人比小孩做功多，小孩做功快【答案】C.【解析】图中两人爬相同的楼梯，两人升高的高度相同，但由于大人的重力大于小孩的重力，根据W=Fs=Gh可知，大人比小孩做的功多。因为两人所用时间t相同，则大人做功快。所以选C。探究二、功率根据上述事例的分析，建立功率的概念。1.功率的物理意义：表示物体做功的快慢（多少/快慢）．2.功率的定义：功与完成这些功所用时间之比叫做功率．3.功率的公式：功率=功/时间P=W/t.4.功率的单位：国际单位：焦/秒，叫做瓦特，符号W，1W=1J/s。是为了纪念英国的物理学家瓦特而用他的名字命名的。常用单位：千瓦（kW）.1kW=103W5.功率是机器的主要技术性能之一一般机器上都有一个小牌子叫作铭牌，上面标有一些数据，功率是其中的一项。选购机器时，要根据实际需要选择功率合适的机器。6.一些常见的功率7.功率的推导公式如果力F作用在物体上，物体沿力的方向以速度v做匀速直线运动时，则力F的功率：P=W/t=Fs/t=Fv。F表示物体受的力，v表示物体的运动速度。适用条件：物体做匀速直线运动，F与v在同一条直线上。【想想议议】为什么汽车上坡时，司机经常用换挡的方法减小速度？为什么同样一辆机动车，在满载时的行驶速度一般比空载时小得多？【分析】机车发动机的最大功率是一定的。由P=Fv可知，牵引力的大小和运动速度成反比。汽车上坡时，需要增大牵引力，所以要减小速度。同样一辆机动车，因为在满载时需要的牵引力增大（增大/减小），所以应该减小（增大/减小）车辆的速度。测量人爬楼梯的功率8.测量人爬楼梯的功率【想想议议】如何测量出你爬楼梯的功率？指出应测量的物理量？应选择哪些测量工具？【分析】由P=W/t可知，要测量功率，必须测量爬楼梯所做的功W和所用的时间t。要测自已上楼做的功，根据功的公式W=Gh，需要知道体重G和楼的高度h，因此要测出自己的质量m、楼层的高度h。【实验器材】体重计、皮尺、秒表。【实验步骤】①用体重计测出自己的质量m，求出自己的重力G=mg。②用皮尺测出所登楼层的高度h。③用秒表测出自己上楼所用的时间t。④用公式P=W/t=mgh/t求出人上楼的功率P。【例题2】大石头的质量为6t，起重机在15s内将大石头沿竖直方向匀速提升1m（如图所示），起重机提升大石头的功率是多少？g取10N/kg。【分析】因为是匀速提升大石头，大石头处于平衡状态。所以起重机对石头的拉力和石头的重力是平衡力，大小相等。求出拉力做的功，再求拉力的功率即可。【解析】因为匀速提升，起重机提升大石头的拉力与大石头的重力相等，即：F=G=6×103kg×10N/kg=6×104N大石头在拉力的方向上移动的距离：s=1m所以拉力做的功：W=FS=6×104N×1m=6×104J.起重机提升大石头的功率：P=W/t=6×104J/15s=4000W【归纳整理】①物理意义：表示做功的快慢。⑤推导公式：功率=力×速度P=Fv④单位：国际单位制：瓦特，用字母W表示，1W=1J/s常用单位：千瓦（kW）1kW=103W功率②定义：单位时间里完成的功，叫做功率。③公式：功率=功/时间P=W/t【精讲点拨】1.功率的定义式P=W/t具有普遍意义，适用于任何情况。①使用公式时，一定要注意三个量的对应关系，功W一定是对应的时间t内完成的，这样算出来的功率才是时间t内的功率。②由P=W/t计算出的功率是平均功率，即在时间t内的平均功率。2.利用推导式P=Fv计算功率时，注意此式适用于物体在恒力作用下做匀速直线运动的情况。力F与速度v在同一条直线上。3.利用推导式P=Fv分析问题时，注意机器发动机的最大功率是一定的，力F与速度v是成反比的。【课堂练习】1．如图所示是某工地常见的一幕，由图示情景可知，挖土机比人做功_______（选填“快”或“慢”），你这样判断的理由是：______________，我们用_______来表示物体做功的快慢。【答案】快；做功时间相等，挖土机做的功多；功率。【解析】因为做功时间相等，由图可知挖土机做的功多，根据P=W/t可知，挖土机做功快。我们用功率来表示物体做功的快慢。2.在“比一比谁的功率大”的比赛中，小明同学从一楼跑到三楼用了10s，则他上楼过程中的功率约是（）A.3WB.30WC.300WD.3000W【答案】C【解析】从一楼跑到三楼把自己提高的高度约为h=3m×2=6m，中学生的重力取500N，则做功为W=FS=Gh=500N×6m=3000J则他上楼过程中的功率约是P=W/t=3000J/10s=300W所以选C.3．甲、乙两台机器的功率分别为300W和350W，则下列选项中正确的是（）A.甲做功一定比乙做功多B.甲做功时间一定比乙少C.甲做功可能比乙做功多D.甲做功可能比乙做功慢【答案】C【解析】A.由W=Pt可知，做功的多少由功率和时间共同决定，故A错误；B.当做功相同时，甲做功用时一定比乙长，故B错误；C.甲每秒做功300J，乙每秒做功350J，根据W=Pt可知，若t甲>t乙，则甲做功可能比乙做功多，故C正确；D.若甲的功率小，则甲做功一定比乙做功慢；故D错误。所以选C。4.如图所示，用大小相等的拉力F，分别沿光滑的斜面和粗糙的水平面拉同一木箱，移动的距离SAB＝SCD，比较两种情况下拉力F所做的功及其功（）A．AB段做功较多B．CD段做功较多C．AB段与CD段做的功一样多D．AB段的功率比CD段的功率大【答案】C.【解析】拉力F相等，移动的距离SAB＝SCD相等，根据W=FS可知两种情况下拉力F所做的功相等。因为做功时间未知，所以无法比较功率的大小。选项C正确。5.一物块在水平拉力F（大小未知）的作用下，在水平直线轨道上运动，其中AB=CD=10m。已知物块在AB段和CD段分别以2m/s和5m/s的速度匀速运动，且在AB段、CD段所受摩擦阻力分别为1N和2N，则以下判断正确的是 （）A.该物块在CD段的惯性比在AB段的惯性大B.该物块通过AB段和CD段所用的时间之比为2∶5C.拉力F在AB段所做的功为20JD.拉力F在CD段做功的功率为10W【答案】D【解析】A.惯性的大小只与质量有关，与速度大小无关，故A错误；B.由题知，物块在AB段和CD段的速度之比为2∶5，AB=CD，则该物块通过AB段和CD段所用的时间之比为5∶2，故B错误；C.物块在AB段匀速运动，拉力等于摩擦阻力，拉力F在AB段所做的功：W=FAB·sAB=fAB·sAB=1N×10m=10J，故C错误；D.物块在CD段匀速运动，拉力等于摩擦阻力，拉力F在CD段做功的功率：P=FCDvCD=fCDvCD=2N×5m/s=10W，故D正确。所以选D.6.在体能竞赛中，小强同学在20s内就完成了10个引体向上动作，已知小强的体重为500N，每个动作身体向上移动的距离约为50cm，则小强在整个过程中做功的功率约为多少？【答案】250W【解析】小强体重为G=500N向上移动的距离s=50cm=0.5m一个动作做功为W=Fs=Gh=500N×0.5m=250J完成10个引体向上动作做的总功为：W′=250J×10=2500J∵t=10s∴小强做功的平均功率：P=W′/t=2500J/10s=250W7．正常人的心脏推动血液流动的功率约为1.5W，那么在10s内心脏做的功是_______J，这些功可把一个1kg的物体匀速举高____m。（g取10N/kg）【答案】15；1.5.【解析】W=Pt=1.5W×10s=15JW=Ghh=W8．如图所示，用大小相同的力F，使质量不同的两物体沿力的方向移动相同的距离s，所用的时间相同，则两次所用的力对物体所做的功和功率（）A．图甲做的功较多B．图乙做的功较多C．甲、乙的功率一样大D．图甲的功率一定比图乙大【答案】C.【解析】AB．因为对两个物体的作用力都是大小相等的力F，两个物体在力F的方向上移动的距离都是s，根据功的计算公式W=Fs可知，两次所用的力对物体所做的功一样多，故AB不符合题意；CD．两次所用的力对物体所做的功一样多，且所用的时间相同，根据P＝W/t知，功率的大小相同，故C符合题意，D不符合题意。所以选C。9.雪橇是雪地常见的交通工具，如图所示，雪橇5min在水平雪地上沿直线匀速滑行了3000m，