人教版 (新课标)必修23.功率学案设计

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【学习目标】 1、理解功率的定义及额定功率与实际功率的定义。 2、掌握，的运用 3、感知功率在生活中的实际应用，提高学习物理科学的价值观。 【学习重点】 1．理解功率的概念。 2．知道功率的种类及其计算。 【学习难点】 1．功率的表达式P=F·v的物理意义和运用。 2．瞬时功率和平均功率的计算。 【学习过程】 【自主学习】 思考：在建筑工地上分别采用以下三种方式，把1吨的货物从地面运到三楼， 方式一：搬运工分批搬运，需时间3h 方式二：用一台起重机提升，需时1min 方式三：用另一台起重机提升，需时30 s 上述三种情况下，把货物由地面运到三楼时，请思考以下问题： 1用不同的方式，对货物所做的功是否相同？ 2、所用时间不同，三种方式中做功的快慢是否相同？ 3不同的机器或物体做功有快有慢，怎样比较它们做功的快慢呢? 阅读教材P60页“功率”一段，完成下列问题： 一、功率 在物理学中，一个力所做的功跟 的比值，叫做功率． 那么功率的物理意义是什么?表达式是什么？ （合作探究）公式p＝w/t是平均功率还是瞬时功率?如何计算瞬时功率？ 二、额定功率和实际功率 阅读教材P60页“额定功率和实际功率”一段， 1、实际功率：指机器 功率． 2、额定功率：指机器 功率，也就是机器铭牌上的标称值． 注意：机器不一定在额定功率下工作，机器正常工作时实际功率总是小于或等于额定功率，机器只能在短暂时间内实际功率略大于额定功率，但不允许长时间超过额定功率。 三、功率和速度 (阅读教材P61页内容，推导功率与速度的关系式：P＝Fv ) （交流与讨论）：汽车等交通工具在启动和行驶过程中，其牵引力和行驶速度是怎样变化的？请同学们阅读教材相关内容，用自己的话加以解释。 根据公式P=Fv： （1）当牵引力F一定时，功率P和速度v之间有什么关系？ （2）当速度v一定时，牵引力F和功率P之间关系如何？ （3）当输出功率P一定时，牵引力F和速度v之间有什么关系？ 【典型例题分析】 ［例1］质量m=3 kg的物体，在水平力F=6Ｎ的作用下，在光滑水平面上从静止开始运动，运动时间t=3 s，求：（1）力F在t=3 s内对物体所做的功。 （2）力F在t=3 s内对物体所做功的平均功率。（3）在3 s末力F对物体做功的瞬时功率。 ［例2］如图所示，质量为m的小滑块，由静止开始从倾角为θ的固定的光滑斜面顶端A滑至底端B，A点距离水平地面的高度为h，求: (1)滑块从A到B的过程中重力的平均功率.(2)滑块滑到B点时重力的瞬时功率. ［例3］某型号汽车发动机的额定功率为60kW,在水平路面上行使时受到的阻力是1800N,求发动机在额定功率下汽车匀速行使的速度.在同样的阻力下,如果行使速度只有54km/h,发动机输出的实际功率是多少? (汽车的功率就是汽车牵引力的功率) 【巩固拓展训练】 1.关于功率，下列说法中正确的是 ( ) A、功率是说明做功多少的物理量 B、功率是说明力做功快慢的物理量 C、做功时间越长，功率一定小 D、力做功越多，功率一定大 2．火车在水平轨道上做匀加速直线运动、中，若阻力不变，则牵引力F和F的瞬时功率P的变化情况是 A．F不变，P变大 B．F变小，P不变 C．F变大，P变大 D．F、P都不变 3．关于功率，下列说法中正确的是 ( ) A．根据P＝W／t可知，力做功越多，其功率越大 B．根据P＝Fv可知，汽车的牵引力一定与速率成反比 C．由P＝W／t‘可知，只要知道t s内力所做的功，就可以求得这段时间内任一时刻的功率 D．由P＝F v可知，当发动机功率一定时，交通工具的牵引力与运动速率成反比 4、放在粗糙水平地面上的物体，在10 N的水平拉力作用下，以3 m／s的速度匀速移动5 s，则在此过程中拉力的平均功率为 ，5 s末阻力的瞬时功率为 。 5、质量m=2kg的物体从距地面45m的高处自由下落，在t=-2s的时间内重力所做的功等于多少?在这段时间内重力做功的平均功率等于多少?在这段时间内重力做功的平均功率等于多少？在2s末重力做功的瞬时功率等于多少? (g取10m／s2) 6、汽车质量为5×103kg，额定功率为30kW。 (1)若汽车在水平路上行驶时所受阻力为2000N，则最大车速为多少? (2)如阻力不变，汽车在水平路上用l0m／s的速度匀速行驶，实际功率多大? (3)如阻力不变，汽车保持额定功率行驶，汽车在水平路上的速度为l0m／s时加速度为多大? 3、机车起动问题分析 (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)欲使机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．机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 注意： （1）此类问题关键是发动机的功率是否达到额定功率，若在额定功率下起动，则一定是变加速运动，因为牵引力随速度的增大而减小．求解时不能用匀变速运动的规律来解．具体变化过程可用如下示意图表示． 恒定加速度启动 a定=即F一定 P↑=F定v↑即P随v的增大而增大 当a=0时，v达到最大vm，此后匀速 当P=P额时a定=≠0，v还要增大 F= a= ∣→→→匀加速直线运动→→→→∣→→→→变加速（a↓）运动→→→→∣→匀速运动→ （2）特别注意匀加速起动时，牵引力恒定．当功率随速度增至预定功率时的速度（匀加速结束时的速度），并不是机车行驶的最大速度．此后，机车仍要在额定功率下做加速度减小的加速运动．（这阶段类同于额定功率起动）直至a=0时速度达到最大．具体变化过程可用如下示意图 【典型例题分析】恒定功率启动 速度V↑ F=↓ a= 当a=0即F=f时，v达到最大vm 保持vm匀速 ∣→→→变加速直线运动→→→→∣→→→匀速直线运动→→→…………… 【例1】 汽车以额定功率从静止开始行驶时，一定是　　( ) A．速度变大，加速度也变大． B．速度变小，加速度也变小． C．速度变大，而加速度变小． D．速度最大时，牵引力一定也最大． 【例2】卡车在平直公路上从静止开始加速行驶，经时间t前进距离s，速度达到最大值vm。设此过程中发动机功率恒为P，卡车所受阻力为f，则这段时间内，发动机所做的功为（ ） A．Pt B．fs C．Pt-fs D．fvmt 【例3】汽车发动机的额定功率为60 kW，若其总质量为5 t，在水平路面上行驶时，所受阻力恒定为5.0×103N，试求：(1)汽车所能达到的最大速度. (2)汽车保持额定功率行驶，汽车速度为l0m／s时，汽车的加速度为多大? (3)若汽车以0.5 m/s2的加速度由静止开始做匀加速运动，这一过程能维持多长时间. 【例4】质量m=1 t的小汽车，以额定功率行驶在平直公路上的最大速度是vm1=12 m/s，开上每前进20 m升高1 m的山坡时最大速度是vm2=8 m/s．如果这两种情况中车所受到的摩擦力相等，求：（1）摩擦阻力．（2）汽车发动机的功率．（3）车沿原山坡下行时的最大速度vm3．（g取10 m/s2） 【巩固拓展训练】 1、汽车从平直公路上驶上一斜坡，其牵引力逐渐增大而功率不变，则汽车的（ ） A、加速度逐渐增大 B、速度逐渐增大 C、加速度先减小后增大 D、速度逐渐减小 2、 汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶，发动机功率为P．快进入闹市区时，司机减小了油门，使汽车的功率立即减小一半并保持该功率继续行驶．下列四个图象中，哪个正确表示了从司机减小油门开始，汽车的速度与时间的关系（ ） t v O v0 0.5v0 t v O v0 0.5v0 t v O v0 0.5v0 t v O v0 0.5v0 A B C D 3、某大型商场的自动扶梯以恒定速率v1运送顾客上楼购物．某顾客第一次站在扶梯上不动随扶梯向上运动；第二次他以相对于扶梯的速率v2沿扶梯匀速向上走动．两次扶梯对这位顾客所做的功分别为W1和W2，扶梯牵引力的功率分别为P1和P2，则下列结论正确的是（ ） A.W1W2，P1=P2 4、质量为2t的农用汽车，发动机额定功率为30kW，汽车在水平路面行驶时能达到的最大时速为54km/h．若汽车以额定功率从静止开始加速，当其速度达到v=36km/h时刻，汽车的瞬时加速度是多大? B A 5、如图所示，一位杂技演员骑摩托车沿竖直面内的一个固定圆轨道做特技表演，他控制车的速率始终保持在20m/s，人与车的总质量为100kg，轨道对车的阻力大小是轨道对车压力的0.1倍．已知车通过最低点A时发动机的即时功率为9kW，求车通过最高点B时发动机的瞬时功率． 6、 电动机通过一绳吊起一质量为8㎏的物体，绳的拉力不能超过120N，电动机的功率不能超过1200W，要将此物体有静止起用最快的方式吊高90m(已知此物体在被吊高接近90m时刚好开始以最大速度匀速上升)所需时间为多少？