高一物理教案：机械能功率.pdf

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1、第七章机械能第二节功率[教学要求]1、功率及功率的计算。2、汽车的启动问题。[重点难点]1、汽车启动加速问题[正文]1.功率：物体所做的功与完成这些功所用时间的比值，叫功率P=W/t*如果功率是变化的此公式计算出的是平均功率①功率是标量，但是它有正负之分。②功率是表示物体做功快慢的物理量③功率第二计算公式：P＝Fvcosα*此公式计算出的是瞬时功率④功率一定时，力与物体的运动速度成反比。速度一定时，物体的功率与速度成正比。力一定时，物体的功率与所受作用力成正比。2.关于汽车的启动加速度问题：“汽车发动机的额定功率是60千瓦，汽车质量是5吨，当汽车在水平路面上行2驶时，设阻力是车重的1/1

2、0倍，若汽车从静止开始保持以1米/秒的加速度作匀加速直线运动，这一过程能维持多长时间？”[题型解析]上面的题目属于“机车起动类问题”。机车的起动主要包括两种情况，一类是“匀加速起动”和“最大功率起动”。其中多数的题是“匀加速起动”，因为这一类题更能锻炼人的思维。下面对机车的这两种起动方式进行分析。首先是“匀加速起动”过程的分析：匀加速起动过程实际包括两个过程：（如下图）“过程１”是真正的匀加速过程，在此过程中，速度由零开始不断增加，功率也由零开始逐渐增加；因为加速度是不变的，所以在此过程中牵引力也是不变的（因为加速度a是由牵引力F和阻力f的合力除以质量m得到的）。此过程的结束就是第二个过

3、程的开始，以“功率P达到最大，但速度没有达到最大”为标志。在“过程２”第1页共5页中因为还有加速度的存在，所以速度ｖ会不断增加，在功率P不变的情况下，根据P=Fv，就可知道牵引务F不断减小，加速度a也相应减小。第二过程结束的标志就是“机车的功率最大，速度也是最大”，到此为止，整个起动过程结束。再以后，机车将以匀速直线运动，功率不变。（注：这里这所以称为“机车”，是因为此类型的题完全可以是汽车、火车、轮船、摩托等动力机械的起动问题）第二类起动是“最大功率起动”。比如在赛车比赛时，一般都是最大功率起动问题。机车的起动只有一个过程，在此过程中，机车不断加速，因为开始时机车已经达到最大功率，所以

4、在速度不断增大的时候，牵引力F会不断减小，加速度a也不断减小，但因为加速度的方向和速度的方向相同，所以无论加速度a怎样小，速度ｖ也是增加的。起动过程结束的标志就是“速度不变”。2[原题详解]P=60000Wm=5000kgf=0.1mga=1m/s以牵引力方向为正方向(在有关矢量计算中一定要注意方向问题)2f=－0.1×5000kg×10m/s=－5000N根据F合＝ma（这一步是最容易出错的）F+f＝ma2F+(－5000N)＝5000kg×1m/sF=10000N根据P=Fv（此时功率达到最大）60000W=10000N×vv=6m/s根据v=at(原公式应为vt=v0+at，因初速

5、度为零故公式发生变化)26m/s=1m/stt=6s2的加速度作[同类练习]重为５t的汽车，其功率为80kW，从静止开始以1m/s2匀加速起动，车受到的阻力为车重的0.06倍，g=10m/s，求（１）汽车匀加速过程经历的时间多长？（２）汽车开始起动后5s末和起动后15s末的瞬时功率多大？上练习答案：（１）汽车匀加速经历的时间为10s；（２）汽车开始起动后５s末的瞬时功率是40000W，15s末的瞬时功率为80000W。（实际上10s末时汽车已经达到80kW的额定功率，所以在此以后的任何时刻汽车的功率都是80kW）。[相关提示]该类题中的“机车的功率”是“牵引力的功率”，即机车的任何时刻的

6、瞬时功率都等于这个时刻的牵第2页共5页引力F，与这个时刻的运动速度v的乘积，即P=Fv。与机车受到的合力无关。而右图中斜面上物体的功率是合力的功率，即用计算公式P=Fv求物体的功率时，“F”应是物体受到的合力。这是因为机车是向外做功，在运动学问题中它的功率就表现为“牵引力的功率”，而右图斜面上的物体的功率，是其它力对它做功时的功率，也就是它受到的所有力的合力的功率。[例题分析]1.一辆4t的汽车在动摩擦因数为0.05的水平公路上能够达到的最大速度是108km/h，2如果如果在这样路面的37度斜坡上，汽车能达到的最大速度是多少？(g=10m/s)[分析]这个汽车在水平路面以108km/h运

7、行时为匀速运动，牵引力等于阻力在斜面上受到阻力也是这么多。2mg＝4000kg×10m/s＝40000Nf＝F'＝40000N×0.05＝2000NP＝Fv＝F'v'＝2000N×30m/s＝60000W汽车在斜面上时，在斜面方向受到3个力的作用即沿斜面向上的牵引力F，沿斜面向下的阻力f和下滑力F1如右图所示。因为向上运动时汽车仍以匀速运动，则牵引力F就等于阻力f和下滑力F1的和。即F＝F1＋f＝mgsin37°＋2000N＝400