功率教案(教师用)

课题：功率课型：一对二同步复习（基础）科目：物理备课时间：2012.7.6讲师：邝飞云课程适合学生：人教版高一学生教学目标1.掌握一般功率的计算方法2.能灵活解决汽车起动问题教学内容概念、公式的理解、一般功率的求法、汽车起动问题重点一般功率的求法、汽车起动问题难点汽车起动问题、功率与功和机械能守恒的之间相互运用知识导入：一、功率的定义:功跟完成这些功所用时间的比值叫做功率，它表示物体做功的快慢．二、单位：瓦（w），千瓦（kw）；是标量三、公式:P＝W／t＝Fv1．P＝W／t所求的是这段时间内平均功率．2．P＝Fv当v为平均值时为平均功率，当v为即时值时为即时功率．3．P＝Fv应用时，F、v必须同向，否则应分解F或v，使二者同向．这里的P=Fv实际上是Fvcosθ、θ为F、v夹角．四、发动机铭牌上的功率，是额定功率，也就是说该机正常运行时的最大输出功率，表示该机工作时输出功率要小于或等于此值．例题精选——规律方法1、功率的计算方法【例1】如图所示，质量为lkg的物体与平面间摩擦系数μ=0．l（g取10m／s2），在2N水平拉力作用下由静止开始运动了2s，求这段时间内拉力、摩擦力、重力、支持力的平均功率及2s末的即时功率各为多少？解析：a==1m／s2．s＝½at2＝2m．v＝at＝2m/s外力F做功功率．平均值为：p1＝W/t=Fs/t=2W2s末即时功率为：P1/=Fv＝4W摩擦力做功功率．平均值：P2=fs/t=1W2s末即时功率为：P2/=fv=2W重力与支持力N由P=Fvcosθ知：功率都为0．答案：外力F平均功率和即时功率分别为2W、4W；摩擦力平均功率和即时功率分别为1W、2W；重力和支持力功率都为0．点评：（1）明确是什么力做功功率；（2）清楚是平均功率还是即时功率．*【例2】如图，质量为m的物体沿高为h的光滑斜面滑下到达底端时重力的即时功率为多少？错解：由机械能守恒定律可知到达底端速度v=，所以此时功率P＝mgv=mg：提示：这里没有注意到mg与v的夹角，应当为P=mgsinθ点评：做题时注意力跟速度的夹角．【例3】一个小孩站在船头，按应当为图5—15两种情况用同样大小力拉绳，经过相同的时间t（船未碰撞），小孩所做的功W1、W2及在时间t内小孩拉绳的功率P1、P2的关系为（）A．W1＞W2，P1=P2B．W1＝W2，P1＝P2C．W1＜W2，P1＜P2D．W1＜W2，P1=P2提示：两种情况中拉力对人做的功一样，第二种情况拉力除对人做功外，又对另一只小船也做了功，所以W2＞W1．由于所用时间一样，所以P2＞P1．OABOAB点评：应弄清哪一个力对哪一个物体做功，其功率是什么2、两种功率【例4】长为L的细线一端固定在O点，另一端系一质量为m的小球，开始时，细线被拉直，并处于水平位置，球处在0点等高的A位置，如图所示，现将球由静止释放，它由A运动到最低点B的过程中，重力的瞬时功率变化的情况是（）A.一直在增大B.一直在减小C.先增大后减小D.先减小后增大解析:小球在A位置时速度为零，重力的瞬时功率为零，到达B位置时，速度达到最大，方向水平向左，与重力夹角为900，PB＝0，由于两个极端位置瞬时功率均为0，故可判断C正确．点评:物体在恒力作用下的变速运动或在变力作用下的运动，力做功的瞬时功率一般都随时间变化，应根据公式P=Ftcosα来进行分析和计算．【例5】（1994年上海高考题）跳绳是一种健身运动。设某运动员的质量是50kg，他一分钟跳绳180次。假定在每次跳跃中，脚与地面的接触时间占跳跃一次所需时间的2/5，则该运动员跳绳时克服重力做功的平均功率是＿。（g取10m/s2）解析：把运动员每次跳跃转换成质点做竖直上抛运动模型。每次跳跃总时间T＝60/180＝1/3s．每次腾空的时间t=（l一）=0．02s。每次腾空高度h=½g（t/2）2=½×10×（0．02/2）2＝0．05m。每次腾空上升时克服重力做的功W=mgh=50×10×0．05＝25J。把每次跳跃总时间T内的触地过程、下落过程舍弃，简化成在T内就是单一竖直上升克服重力做功的过程，故可解出P＝W/T＝25／（1/3）=75W。点评：综上所述不难发现，灵活地转换物理模型是一种重要的物理思想方法。学会这种方法，就会使我们在解决物理问题时变得从容自如，巧解速解物理问题，从而提高学习的效率。3、汽车起动问题分析(1)当以恒定功率运动时，做加速度越来越小的变加速直线运动，a=－，当F牵＝f时，加速度a＝0，此时的速度为最大速度．所以vm=p/f，以后机车做匀速直线运动。(2)欲使汽车从静止开始做匀加速直线运动，一开始不能用额定功率，功率必须随着速度增加而增加，使P/v=F恒定；这种运动持续一段时间后．汽车又做加速度越来越小的加速运动，最后达到最大速度vm，所以求匀加速直线运动的时间不可用t=vm/a，必须用v=P额/F，而t=v/a，由此得：t=P额/Fa【例7】质量为lkg的机械与平面间摩擦力f=2N，其额定功率为12W，要使它以a＝lm／s2的加速度做匀加速直线运动，问做这种运动的最长时间为多少？错解：vm＝P/f＝6m／s，t=vm/a=6s解析：以上做法错在何处，我们进行如下的分析：要使a＝lm／s2，必须F＝f＋ma＝3N要使F=3N速度最大为v=P/F=4m／s所以做匀加速直线运动的时间为t=v/a=4s这里可做这样的检验：当速度大于4m／s时，不妨设为5m／s；F=P/v=2．4N，则加速度a=（F－f）/m=0．4m／s2，显然不是匀加速直线运动了，所以一旦速度大于4m／s时，由于功率不再增加，加速度则变小，做的是加速度越来越小的加速直线运动，直到加速度为零，之后做匀速运动．答案：4s【例8】一辆汽车在平直的公路上以速度v0开始加速行驶，经过一段时间t，前进了距离s，此时恰好达到其最大速度Vm.设此过程中汽车发动机始终以额定功率P工作，汽车所受的阻力恒定为F，则在这段时间里，发动机所做的功为（）Fvmt；B、Pt；C、½mvm2＋Fs－½mv02；D、；解析：汽车在恒定功率作用做变牵引力的加速运动，所以发动机做功为变力做功，根据P=W/t可求得W=Pt，而P=F/v=Fvm，所以W=Fvmt；根据能量守恒：W＋½mv02=½mvm2＋Fs所以W=½mvm2＋Fs－½mv02；答案：ABC思考：为何用得到不正确？错在哪里？【例9】质量为m=4000kg的卡车，额定输出功率为P=60kW。当它从静止出发沿坡路前进时，每行驶100m，升高5m，所受阻力大小为车重的0.1倍，取g=10m/s2.试求：(1)卡车能否保持牵引力为8000N不变在坡路上行驶？(2)卡车在坡路上行驶时能达到的最大速度为多大？这时牵引力为多大？(3)如果卡车用4000N牵引力以12m/s的初速度上坡，到达坡顶时，速度为4m/s,那么卡车在这一段路程中的最大功率为多少？平均功率是多少？分析:汽车能否保持牵引力为8000N上坡要考虑两点：第一，牵引力是否大于阻力？第二，汽车若一直加速，其功率是否将超过额定功率，依P=Fv解。本题考查了汽车牵引力恒定时功率的计算。不少同学在得到F>f+mgsinθ后，立即做出结论：汽车可以保持牵引力8000N不变上坡；而没有考虑到汽车由于加速，速度不断增大，其功率不断增大，如果坡路足够长，这种运动方式是不允许的。解：分析汽车上坡过程中受力情况如图所示：牵引力F,重力mg＝4×104N，f＝kmg＝4×103N，支持力N，依题意sinθ＝5/100。（1）汽车上坡时，若F＝8000N,而f＋mgsinθ＝4×103＋4×104×1/20＝6×103N,即F>f+mgsinθ,汽车将加速上坡，速度不断增大，其输出功率P=Fv也不断增大，长时间后，将超出其额定输出功率，所以，汽车不能保持牵引力为8000N不变上坡。(2)汽车上坡时，速度越来越大，必须不断减小牵引力以保证输出功率不超过额定输出功率，当牵引力F=f+mgsinθ=6×103N时，汽车加速度为零，速度增大到最大，设为vm，则P＝Fv＝（f＋mgsinθ）·vm；F=f+mgsinθ=6×103N（3）若牵引力F=4000N，汽车上坡时，速度不断减小，所以最初的功率即为最大，P=Fv=4000×12=48×103w。整个过程中平均功率为=32×103W4、实际问题中的功率*【例10】推动节水工程的转动喷水“龙头”。如图所示，龙头距地面h，其喷灌半径可达10h，每分钟喷水质量为m，所用水从地面下H的井中抽取，设水以相同的速率喷出，水泵的效率为η，水泵的功率P至少多大？解析:水泵对水做功，用来增大水的重力势能和动能．设水喷出时速度为v，则h=½gt2,10h=vt;解得每分钟内水泵对水做的功W＝mg（H＋h）＋½mv2=mg(H+26h)，又W=ηPt,∴巩固训练：一、选择题1、下列关于功率的说法中，正确的是（）A．物体做功越多，功率越大B．物体做功时间越短，功率越大C．物体做功越快，功率越大D．物体做功时间越长，功率越大2、下列都是功率的单位的是()A．WJ/sB．kWPaC.WN/mD.N/m2N·m3、某人手提重力为45牛重的物体，在水平路面上行走50米，然后登上10米高的楼房。前面用了1分钟时间，后面用了半分钟时间。这个人登搂时所做功的功率是()A．15瓦B．5瓦C．30瓦D．45瓦4、一个重为600牛的大人和一个重为400牛的小孩进行登楼比赛，他们同时从底层出发，结果小孩比大人先到达六楼，那么()A．大人做功一定多B．小孩做功一定多C．大人功率一定大D．小孩功率一定大5、有甲、乙两台机器，甲做功是乙的2倍，但乙所用时间是甲的1/4，比较甲、乙两机器的功率，则P甲:P乙是（

）A.3:2

B.2:3

C.1:2

D.1:36、“五一”假期，小林和爸爸一起去登红山，小林用了15min登到山顶，爸爸用了20min登上了山顶，爸爸的体重是小林的1.5倍，则小林与爸爸的登山功率之比为（）A．9∶8B．8∶9C．1∶2D．2∶17、在中考体育测试的跳绳项目中，某同学取得了每分钟跳150次的好成绩。假设他每跳一次所用时间相等，每次跳离地面的平均高度为6cm。则他跳绳时的功率最接近于（）A．7.5WB．75WC．4500WD．7500W8、甲、乙两机器，甲的功率比乙的功率大，这说明（）A．甲做功一定比乙多B．甲做功一定比乙快C．甲做功一定比乙用的时间少D．做相同的功，甲一定比乙用的时间多9、初三物理兴趣小组的同学学习了功率知识后，进行了“比一比谁上楼功率大”的比赛。其中某同学从一楼跑到三楼用了10s，则他上楼过程中的功率大约是（）A．3ＷB．30ＷC．300ＷD．3000Ｗ10、登楼梯比赛时，某同学从底楼匀速登上五楼，共用了12s，该同学登楼时克服重力做功的功率最接近于()A．500WB．100WC．50WD．10W二、填空题1、某物体的功率是1000W,表示的物理意义是__________________________________。2、某机械在2min内把600N的物体匀速提升4m,这个机械的功率为__________。3、在水平地面上,小明用50N的水平推力推重100N的箱子,在10s内前进了10m,小明推箱子的功率为__________W。4、甲乙两台机器,功率之比为2:3,工作时间之比为1:3,则它们所做的功之比为__________5、起重机以0.1m/s的速度将重400N的重物匀速提高5m,起重机做功________J,它的功率是_______W,合________Kw。6、甲同学体重600N，乙同学体重500N，他们进行登楼比赛．甲跑上五楼用30s，乙跑上五楼用24s．则：______同学做功较多，______同学的功率较大。7、在中考体育考试的跳绳测试中，某同学1min跳了180次，若他的质量为40㎏，每次跳起的高度为5㎝，他跳一次做的功是J，跳绳时的功率是W（取g=10N/㎏）。8、起重机将3000N的物体在1min内匀速升高20m，在这段时间内起重机做的功为J，起重机的功率为W。9、甲、乙两位同学分别把同样重的木头从一楼搬到三楼，甲用的时间比乙用的时间长，两个对木头做功的大小关系是W甲W乙（选填“＞”、“＝”或“＜”），对木头做功快的是同学。10、功率为10KW的拖拉机在平直公路上匀速前进．受到的阻力是2