2015-2016学年人教版必修2功率学案.doc

第七章　机械能守恒定律 第三节　功　　率 颠覆F1赛车速度历史 2006年7月22日日本本田车队巴纳维亚555挑战计划项目小组在美国的圣地犹他州巴纳维亚盐滩上冲破400 km/h速度大关——在1标准英里(约1 600 m)内成功达到了平均速度400 km/h的速度目标：当地时间7点21分，挑战用车经过一次冲击即达到了400.459 km/h的最高速度．为了达到更高的速度，往往要采用更大功率的发动机…… 1．理解功率的物理意义、定义及单位． 2．理解功率的导出式P＝eq \f(W,t)的物理意义，会利用功率的两个公式来解释现象和进行计算． 3．理解平均功率和瞬时功率，了解平均功率、瞬时功率、额定功率、实际功率的区别和联系． 4．能分析汽车发动机功率一定时，牵引力与速度的关系． 一、功率 1．定义． 功W跟完成这些功所用的时间t的比值叫做功率，通常用P表示． 2．定义式． 根据功率的定义，可知P＝eq \f(W,t)． 3．单位． 在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，符号是W． 常用单位：1 kW＝103W. 4．标矢性． 功率是标量，只有大小，没有方向．说明：一般不提功率的负值． 5．物理意义． 功率是表征物体做功快慢的物理量，它由物体做的功与做这些功所用的时间共同决定，并不单纯由做功的多少决定．只有在做功时间相同的情况下，才能认为物体做的功越多，功率越大． 二、平均功率和瞬时功率 1．平均功率：表示在一段时间内做功的平均快慢，用公式表示成 P＝eq \f(W,t)或 P＝Fv. 2．瞬时功率：表示在某一位置(或某一时刻)做功的快慢，一般用P＝Fv来求． 三、额定功率和实际功率 1．额定功率是发动机正常工作时的最大功率，通常都在铭牌上标明．额定功率是动力机器重要的性能指标，一个动力机器的额定功率是一定的． 2．实际功率是发动机实际工作时输出的功率．机器工作时都要受额定功率的限制，发动机实际工作时输出的功率(即实际功率)，可以小于或等于额定功率，有时实际功率也会略大于额定功率，但不允许长时间超过额定功率． 四、功率与速度 由公式P＝Fv知： 1．P一定时，F与v成反比． 2．v一定时，P与F成正比． 3．F一定时，P与v成正比． 　　　　　　　　　　　　　　 理解机车的两种启动方式 一、机车以恒定功率启动 1．启动过程中各量的变化及运动性质． 2．最大速度：由以上分析可知，当牵引力F减小到阻力F阻大小相等时，a＝0，故P＝Fvm＝F阻·vm，从而vm＝eq \f(P,F阻). 3．vt图象：如图所示． 二、机车以恒定的加速度启动 1．启动过程中各量的变化及运动性质 2．最大速度：由以上分析可知，在启动的第二阶段，当牵引力F减小到F阻大小相等时，a＝0，故P额＝Fvm＝F阻·vm，从而vm＝eq \f(P额,F阻). 3．vt图象：如图所示． 三、典例剖析 　质量为m＝5×103kg的汽车在水平公路上行驶，阻力是车重的0.1倍．让车保持额定功率为60 kW，从静止开始行驶． (1)若以额定功率启动，求汽车达到的最大速度vmax及汽车车速v1＝2 m/s时的加速度； (2)若汽车以车速v1＝6 m/s的速度匀速行驶，求汽车的实际功率(g取10 m/s2)． 点拨：(1)汽车的功率即为牵引力的功率，则P＝Fv，当F＝F阻时，速度为vmax；当汽车以额定功率启动时P＝P0不变，可由F＝eq \f(P0,v)求解不同速度对应的牵引力． (2)当汽车匀速行驶时应有F＝F阻． 解析：(1)由P＝Fv＝F阻vmax得： vmax＝eq \f(P,F阻)＝eq \f(P,μmg)＝eq \f(60×103,0.1×5×103×10)m/s＝12 m/s， 由P＝Fv得F＝eq \f(P,v)，当v1＝2 m/s时， F1＝eq \f(P,v1)＝eq \f(60×103,2)N＝3×104 N. 由牛顿第二定律得F1－F阻＝ma，所以 a＝eq \f(F1－μmg,m)＝eq \f(3×104－0.1×5×103×10,5×103) m/s2＝5 m/s2. (2)由P＝Fv得：P＝F阻v＝μmgv＝0.1×5×103×10×6 W＝3×104 W＝30 kW. 答案：(1)12 m/s　5 m/s2　(2)30 kW 　5.12汶川大地震，破坏性巨大，山崩地裂，房屋倒塌，道路中断，给抗灾抢险工作带来很大难度，大型机械一旦进入现场，其作用非常巨大．一起重机由静止开始匀加速竖直提起质量为m的重物，当重物的速度为v1时，起重机的有用功率达到最大值P，以后起重机保持该功率不变，继续提升重物，直到以最大速度匀速上升为止，重力加速度为g，空气阻力不计． (1)求钢绳