2019-2020年高中物理 第四章 机械能和能源 第2节 功率教学案 教科版必修2

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1、2019-2020年高中物理第四章机械能和能源第2节功率教学案教科版必修21．功率是功与做功所用时间的比值，即P＝。功率表示做功的快慢。2．额定功率是机器长时间正常工作的最大功率，机器实际工作的功率可以小于或等于额定功率，但不允许长时间超过额定功率。3．平均功率表示物体在一段时间内或某一过程中做功的平均快慢，而瞬时功率表示物体在某一时刻或某一位置时做功的快慢。4．机车工作时的实际功率P＝Fv，其中F为机车的牵引力。一、功率的含义1．功率(1)定义：力对物体所做的功W与做功所用时间t的比值。(2)定义式：P＝。(3)单位：在国际

2、单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，符号为W。(4)标矢性：功率是标量。(5)物理意义：功率是表示物体做功快慢的物理量。2．额定功率和实际功率(1)额定功率：机器长时间正常工作允许的功率。(2)实际功率：电动机、内燃机等动力机械工作时实际运行的功率。(3)关系：实际功率可以小于或等于额定功率，不允许长时间超过额定功率。二、功率、力和速度之间的关系1．功率与速度关系式：P＝Fv(F与v方向相同)。2．推导→P＝Fv3．公式中物理量的意义(1)若v是平均速度，则P＝Fv计算的是相应时间内的平均功率；(2)若v是瞬时速度，则P＝Fv

3、计算的是相应时刻的瞬时功率。4．应用从P＝Fv可以看出，当发动机的功率一定时，牵引力F与速度v成反比，要增大牵引力，就要减小速度。所以汽车上坡时，司机要换低速挡减小速度，得到较大的牵引力；在平直公路上，汽车受到的阻力较小，这时可以使用高速挡，在发动机功率相同的情况下使汽车获得较大的速度。1．自主思考——判一判(1)功率是描述力对物体做功快慢的物理量。(√)(2)由公式P＝知，做功越多，功率越大。(×)(3)功率是标量，大小等于力和速度大小的乘积。(×)(4)公式P＝Fv只能用来计算瞬时功率。(×)(5)各种机械铭牌上所标功率一

4、般是指额定功率。(√)(6)发动机不能在实际功率等于额定功率情况下长时间工作。(×)2．合作探究——议一议(1)不同车辆的功率不同，甚至差距较大，比如某辆摩托车的功率为3kW，某辆汽车的功率为70kW，而某列火车的功率约为6.0×103kW。上述所说的车辆的功率是额定功率还是实际功率？它们的功率不同是否表明它们做功的多少不同？提示：上述所说的是它们正常工作的最大功率，即额定功率。它们的功率不同，表明不同车辆做功的快慢不同，并不表明它们做功的多少不同。(2)为什么拖拉机在平直的公路上行驶时用高速挡，在耕地时用低速挡？提示：拖拉机

5、的功率是一定的，拖拉机在平直公路上行驶时，阻力较小，所以牵引力较小，拖拉机耕地时阻力很大，所以牵引力也要很大，由P＝Fv可知，需要的牵引力较小时，用高速挡；需要很大的牵引力时，用低速挡。对功率的理解及计算1．公式P＝和P＝Fv的比较P＝P＝Fv适用条件(1)功率的定义式，适用于任何情况下功率的计算，一般用来求平均功率(2)当时间t→0时，可由定义式确定瞬时功率(1)功率的计算式，仅适用于F与v同向的情况，一般用来求瞬时功率(2)当v为平均速度时，所求功率为平均功率联系(1)公式P＝Fv是P＝的推论(2)功率P的大小与W、t无关

6、2.公式P＝Fv中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。[典例]　如图421所示，质量为m＝2kg的木块在倾角θ＝37°的斜面上由静止开始下滑，木块与斜面间的动摩擦因数为μ＝0.5，已知：sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2，求：图421(

7、1)前2s内重力做的功；(2)前2s内重力的平均功率；(3)2s末重力的瞬时功率。[思路点拨]　(1)确定木块的运动规律。(2)确定前2s内的位移及2s末的速度。(3)选取对应公式进行计算。[解析]　分别由W＝Fx、P＝和P＝Fv求解。(1)木块所受的合外力F合＝mgsinθ－μmgcosθ＝mg(sinθ－μcosθ)＝2×10×(0.6－0.5×0.8)N＝4N木块的加速度a＝＝m/s2＝2m/s2前2s内木块的位移x＝at2＝×2×22m＝4m所以，重力在前2s内做的功为W＝mgxsinθ＝2×10×0.6×4J＝48J

8、。(2)重力在前2s内的平均功率为＝＝W＝24W。(3)木块在2s末的速度v＝at＝2×2m/s＝4m/s2s末重力的瞬时功率P＝mgsinθ·v＝2×10×0.6×4W＝48W。[答案]　(1)48J　(2)24W　(3)48W求解功率时应该注意的问题(1)首先明确要求哪个