8.1.2功率及机车启动问题 课件高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

8.1.1功率及“机车启动”问题第八章机械能守恒定律谁做的功快?一头牛一天能耕地5亩田地一台耕地机一天能耕地约200亩田地功率功率的定义及意义定义：功跟完成这些功所用时间的比值。公式：单位：瓦特，简称瓦，符号是W1W＝1J/s，1kW＝1000W。物理意义：力对物体做功的快慢功率是标量例题1.(多选)关于功率,下列说法正确的是（

）A.物体做的功越多,说明功率越大B.功率的大小表示做功快慢C.由P=W/t可知机器做功越多，其功率越大D.单位时间内物体做功越多，其功率越大BD例题2.以恒力F推一物体,使它在粗糙水平面上沿力的方向滑行一段距离，这段时间内，力F所做的功是W1，功率是P1。若以相同的力F推动该物体，使它在光滑水平面上滑行相同的距离，这段时间内，力F所做的功是W2，功率是P2。则()A、W1>W2，P1<P2B、W1>W2，P1>P2C、W1=W2，P1=P2D、W1=W2，P1<P2D一个物体在水平恒力

F

的作用下，以速度

v

匀速直线运动了一段时间

t，试求这段时间

t

内恒力F做功的功率?vF功率功率的另一种表达式——P=Fvcosα①v可以是瞬时速度，也可以是平均速度大小②α是F与v

方向的夹角，当ɑ=0°

时P=FvvF

功率平均功率与瞬时功率平均功率：描述在一段时间内做功的平均快慢瞬时功率：表示在某一时刻做功的快慢（

v是平均速度）（

v是瞬时速度）例题3.质量

m=3kg的物体，在水平力

F=6N的作用下，在光滑的水平面上从静止开始运动，运动时间

t=3s，求：（1）力

F在

t=3s内对物体做的功；（2）力

F在

t=3s内对物体做功的平均功率;（3）力

F在

3s末对物体做功的瞬时功率。解：已知：m=3kg,F=6N,v0=0,t=3sa=F/m=2m/s2

;l=v0t+1/2at2=9m,vt=v0+at=6m/s(1)W=Fl=54J(2)P=W/t=18W(3)P1=Fvt=36W功率额定功率与实际功率额定功率：指机器正常工作时的最大输出功率；实际功率：是指机器在工作中实际输出的功率。从

P=Fv

可以看出，汽车发动机输出功率

P一定时，牵引力F与速度

v成反比。你觉得应该怎样增大它们的牵引力

F呢？由

P=Fv，可知P一定，减小v，F增大”换挡“减速“机车启动”问题机车以恒定功率

P额

(不变)启动——“v0=0，P恒=P额”加速度逐渐减小的变加速直线运动匀速直线运动a＝

v当

F=F阻

时，a＝0v达到最大

F阻P额vm＝保持vm匀速F牵

＝vP额mF牵

－F阻不变F牵F阻“机车启动”问题机车以恒定功率

P额

(不变)启动——v－t

图先做加速度逐渐减小的变加速直线运动，最终以速度

做匀速直线运动F阻P额vm＝vmvtO

解：当牵引力等于阻力时，即：F牵=f=0.01mg则：fP额vm＝=12m/s（2）在水平轨道上，发动机以额定功率P工作，求当行驶速度为10m/s时，列车的瞬时加速度；解：当行驶速度为v1=10m/s时，即：P额=F1v1F1=v1P额=6×104NmF1－f由F=ma，a＝

=0.2m/s2“机车启动”问题机车以恒定功率

P额

(不变)启动——汽车的两种状态没有达到最大速度时，有瞬时加速度vmvtO达到最大速度时，a=0，F牵=f(受力平衡)“机车启动”问题机车以恒定加速度

a

(不变)启动加速度逐渐减小的变加速直线运动匀速直线运动a＝

v当

F=F阻

时，a＝0v达到最大

F阻P额vm＝保持vm匀速F牵

＝vP额mF牵

－F阻不变F牵F阻匀加速直线运动v当P=P额

时，保持P额

继续加速P=F牵

va=mF牵－F阻不变不变“机车启动”问题机车以恒定加速度

a

(不变)启动——v－t

图先做匀加速直线运动，再做加速度逐渐减小的变加速直线运动，最终以速度

做匀速直线运动。F阻P额vm＝vtOvmv1

解：当

a=0.5m/s2的加速度匀加速运动，则牵引力

F牵=f+ma=3×105N当汽车功率达到额定功率时，车速：F牵P额v1==f+maP额=2m/s由匀加速v=v0+at，则：t=4s“机车启动”问题机车以恒定加速度

a

(不变)启动——v－t

图机车做匀加速运动只能维持一段时间，当功率增大到额定功率时，匀加速运动结束，匀加速时间为：vtOvmv1t1t1=P额(ma+f阻)a“机车启动”问题机车以恒定加速度

a

(不变)启动——v－t

图说明：①达到最大速度的本质条件：a=0②匀加速结束的条件是：P实=Pmax=P额③当匀加速结束时速度为

v1：P额=Fv1=f阻vm

(其中F=ma+f阻)vtOvmv1t1联系实际学以致用

1、汽车上坡时，司机一般要“换挡”减小车速，使汽车以较小的速度爬坡，为什么呢？请用今天所学的知识加以解释。当汽车发动机的功率一定时，根据

P=Fv知，牵引力与速度成反比，所以通过减小速度来增大牵引力，使汽车能顺利上坡。

2、汽车上坡时，若不减小车速，司机应采取什么措施？为什么？加大油门，增大输出功率，来获得较大的牵引力1.(多选)下一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前

5s

内做匀加速直线运动，5s

末达到额定功率，之后保持额定功率运动，其

v—t图象如图2所示．已知汽车的质量为

m＝2×103kg，汽车受到地面的阻力为车重的

0.1倍，则()A．汽车在前

5s

内的牵引力为

4×103NB．汽车在前

5s

内的牵引力为

6×103NC．汽车的额定功率为

60kWD．汽车的最大速度为

30m/s

BCD2.一台起重机将质量为m的重物竖直吊起（不计物体所受空气阻力），重力加速度为g，如图所示为该物体的速度—时间图像，其中t1时刻起重机输出功率达到最大，此后功率保持不变，最大速度为vm，由图可知（）A．0~t1时间内，重物做匀加速运动且起重机输出功率恒定B．起重机的最大输出功率为C．t1~t2时间内，起重机对重物做功为D.0~t1时间内，起重机对重物