2019-2020年物理必修二堂探究学案：7.3-功率（含答案）

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1、2019-2020年物理必修二堂探究学案：7.3-功率（含答案）探究一对功率的理解问题导引如图所示，两个质量相等的人爬相同的楼，他们的重力做的功相同吗？做功的功率相同吗？提示：两个人重力做的功相等，但年轻人爬得快，用的时间少，重力做功的功率大。名师精讲1．功率——比值定义的方法功率是描述力对物体做功快慢的物理量，定义为功与完成这些功所用时间的比值。所以功率的大小只与其比值有直接联系，与做功多少和时间长短无直接联系。比较功率的大小，就要比较这个比值：比值越大，功率就越大，做功就越快；比值越小，功率就越小，做功就越慢。2．平均功率与瞬时功率的比较物理意义公式平均

2、功率在一段时间内或某一过程中做功的快慢P＝或P＝Fcosθ瞬时功率物体在某一时刻或某一位置时做功的快慢P＝Fvcosα，v为某时刻的瞬时速度3.对公式P＝Fv的理解(1)F、v、P的对应关系：①同时性：P、F、v三个量中任意一个物理量都是可以变化的，但应用P＝Fv时，三者一定对应于同一时刻。②同体性：P、F、v是对应于同一物体的三个物理量，对不在同一物体上三者关系讨论，毫无意义。③同向性：P＝Fv应用时F与v同向，若F的方向与v的方向成α角，则P＝Fvcosα。(2)P＝Fv中三个量的制约关系：定值各量间的关系应用P一定F与v成反比汽车上坡时，要增大牵引力，

3、应换挡减小速度v一定F与P成正比汽车上坡时，要使速度不变，应加大油门，增大输出功率，获得较大牵引力F一定P与v成正比汽车在高速路上行驶，加大油门增大输出功率，可以提高速度警示(1)求解瞬时功率时，通常选用公式P＝Fvcosα。(2)求解平均功率时，公式P＝和P＝Fcosθ均可，要根据具体情况灵活选取。【例1】质量为m＝0.5kg的物体从高处以水平初速度v0＝5m/s抛出，求：(1)2s内重力对物体做的功是多少？(2)2s内重力对物体做功的平均功率是多少？(3)2s末，重力对物体做功的瞬时功率是多少？(g取10m/s2)点拨：平均功率用公式P＝求解，瞬时功率用

4、P＝Fvcosα＝Fv分(沿力方向的分速度)求解。解析：(1)抛出后2s内，物体在竖直方向下落的高度h＝gt2＝×10×22m＝20m故重力做功WG＝mgh＝0.5×10×20J＝100J。(2)平均功率P＝＝W＝50W。(3)在t＝2s末，物体在竖直方向的分速度vy＝gt＝10×2m/s＝20m/s，所以t＝2s末重力的瞬时功率P＝mgvy＝100W。答案：(1)100J　(2)50W　(3)100W题后反思对于功率问题，首先要弄清楚是平均功率还是瞬时功率。在利用P＝Fvcosα求解时可以变化为P＝Fv分＝F分v，即力乘以沿力方向的分速度，或沿速度方向的分

5、力乘以速度。触类旁通假设抛出点的高度h＝45m，求落地时重力的功率及下落过程中重力的功率。提示：150W　75W探究二机车启动问题过程分析问题导引汽车以不同的方式启动，一次保持发动机的功率不变，一次保持加速度不变，请思考：(1)发动机的功率不变时，汽车的加速度能否保持不变？(2)汽车的加速度不变时，发动机的功率能否保持不变？提示：(1)根据P＝Fv，功率不变，速度增大时，牵引力必定减小，由牛顿第二定律可知，汽车的加速度减小；(2)加速度不变，则牵引力不变，由P＝Fv可知，随着速度的增大，发动机的功率不断增大。名师精讲1．机车以恒定功率启动(1)运动过程分析：

6、(2)运动过程的v-t关系图象如图所示：(3)特点：①当机车的牵引力与所受阻力的大小相等时，即F＝Ff，a＝0，机车达到最大速度，此时vmax＝＝；②在加速过程中，加速度是逐渐减小的，如果知道某时刻的速度，就可求得此时刻的加速度。2．机车以恒定加速度启动(1)运动过程分析：(2)运动过程的v-t关系图象如图所示：(3)特点：①当实际功率小于额定功率时做匀加速直线运动；②当达到额定功率后做加速度减小的变加速运动，当加速度为零时达到最大速度。特别提醒(1)在P＝Fv中，P为机动车辆牵引力的功率，所以对应的力F是牵引力并非合力，这一点应引起注意。(2)无论机动车辆

7、怎样启动，只要有加速度，一定遵守牛顿第二定律。达到最大速度时，牵引力F＝Ff，应注意Ff为机动车辆所受的总阻力。【例2】在水平路面上运动的汽车的额定功率为100kW，质量为10t，设阻力恒定，且为车重的0.1倍，求：(1)汽车在运动过程中所能达到的最大速度；(2)若汽车以0.5m/s2的加速度从静止开始做匀加速直线运动，这一过程能维持多长时间？(3)若汽车以额定功率不变从静止启动后，当汽车的加速度为2m/s2时，速度多大？点拨：不管汽车以哪种方式启动，最终汽车要达到一个稳定状态，即做匀速直线运动，此时有汽车的牵引力F等于受到的阻力Ff。当以恒定的加速度启动时

8、，其输出功率随速度的增大而增大，当增至额定功率时，匀