資源簡介

(共42張PPT)
8.1 功與功率（第2課時）
第八章 機械能守恒定律
——功率
學習目標
1.理解功率的概念及其物理意義。
2.理解并掌握平均功率和瞬時功率，會應用公式進行相應計算。（重難點）
3.掌握機車啟動兩種方式的分析思路和分析方法
(難點)。
溫故知新
一、做功的兩個必要因素
1、物體要受力的作用
2、物體要在力的方向上發生一段位移
二、功的計算
三、功的正負
力的大小
位移的大小
力的方向與位移方向的夾角
單位：J
表示動力做功還是阻力做功
四、多個力功的計算
五、變力做功的計算
(1)分別求出每個力所做的功，然后求出所有功的代數和。即：W總=W1+W2+…+Wn
(2)先求出物體所受的合力，然后再求出合力的功，即：W總=F合 L cosα
微元法、圖像法（F—L）、轉換研究對象、平均力法
思考與討論
建筑工地上有兩臺起重機將重物勻速吊起，下表是它們的工作情況記錄
(1)兩臺起重機哪臺做功多？
(2)哪臺做功快？怎樣比較它們做功的快慢呢？
答案　兩臺起重機分別做功3.2×104 J、2.4×104 J，所以A做功多。
答案　B做功快，可以用功與所用時間之比表示做功的快慢。
一、功率
1. 物理意義：表示力對物體做功的快慢的物理量。
3. 定義式：
變形后可以計算功：W = P t
2. 定義：力對物體做的功W，與完成這些功所用時間t的比值叫做功率。
標量，計算時一般不帶正負號
4. 單位：在國際單位制中，功率的單位是瓦特，符號是W
【典例1】關于某力做功的功率，下列說法正確的是（　　）
A．該力越大，其功率就越大
B．該力在單位時間內做的功越多，其功率就越大
C．功率越大，說明該力做的功越多
D．功率越小，說明該力做功的時間越少
典例分析
【正確答案】B
【變式1】某人用同一水平力 先后兩次拉同一物體，第一次使此物體從靜止開始在光滑水平面上前進 距離，第二次使此物體從靜止開始在粗糙水平面上前進 距離。若先后兩次拉力做的功分別為W1和W2，拉力做功的平均功率分別為P1和P2，則（ ）
A.W1=W2，P1=P2 B.W1=W2，P1>P2
C.W1>W2，P1>P2 D.W1>W2，P1=P2
典例分析
B
功率與速度的關系
W＝Flcosα
P＝
t
W
P＝Fvcosα
P＝
t
Flcosα
v＝
t
l
P＝F v cosα
若v表示瞬時速度，則P 表示瞬時功率
若 v表示平均速度，則P 表示平均功率
二、平均功率和瞬時功率
1、平均功率：描述在一段時間內做功的平均快慢
當t表示一段時間時，此式表示平均功率
2、瞬時功率：表示在某一時刻做功的快慢
P＝
t
W
P＝Fvcosα
當v瞬時速度時，此式表示瞬時功率
當v表示時平均速度，此式表示平均功率
當v與Ｆ共線時，P＝Fv
重力瞬時功率，PG＝mgvy
額定功率和實際功率
1、額定功率：
是指機器在長時間正常工作時的最大輸出功率，也就是機器銘牌上的標稱值。
2、實際功率：
是指機器在工作中實際輸出的功率。
機器不一定在額定功率下工作，機器正常工作時實際功率總是小于或等于額定功率，機器只能在短暫時間內實際功率略大于額定功率，但不允許長時間超過額定功率。
3、注意：
定值 各量間的關系 應用
P一定
v一定
F一定
P= Fv中三個量的制約關系
F與v成反比
汽車上坡時，要增大牽引力，應換擋減小速度
F與P成正比
汽車上坡時，要使速度不變，應加大油門，增大輸出功率，獲得較大牽引力
P與v成正比
汽車在高速路上，加大油門增大輸出功率，可以提高速度
典例分析
【典例2】發動機的額定功率是汽車長時間行駛時所能輸出的最大功率。某型號汽車發動機的額定功率為60 kW，在水平路面上行駛時受到的阻力是1800 N，求發動機在額定功率下汽車勻速行駛的速度。假定汽車行駛速度為54 km/h 時受到的阻力不變，此時發動機輸出的實際功率是多少？
解：汽車在水平路面上勻速行駛時，受到的牽引力
由于 P = Fv，所以額定功率下的速度
當汽車以速度v=54 km/h=15 m/s 行駛時，有
典例分析
【變式2】大型汽車上坡時，司機一般都將變速擋換到低速擋位上；而小型汽車上坡時，司機一般加大油門，這樣做主要是為了( )
A.兩種操作方式都是為了節省燃料
B.兩種操作方式都是使汽車獲得較大的功率
C.前者使汽車獲得較大的牽引力，后者使汽車獲得較大的功率
D.前者使汽車獲得較大的功率，后者使汽車獲得較大的牽引力
C
專題 機車啟動
機車啟動——建立模型
汽車的瞬時速度
發動機功率
牽引力
汽車瞬時速度
發動機提供給
汽車的牽引力
汽車行駛過程
中受到的阻力
牽引力
阻力
汽車質量
汽車加速度
合外力
典例分析
2100 rpm
電機轉速
673 ps
最大馬力
495 kW
峰值功率
838 N· m
峰值扭矩
2.78 s
零百加速
問題1：為發揮汽車性能，以恒定功率啟動，汽車的運動情況怎樣？
加速度減小的加速運動
勻速直線運動
F↓ a↓ v↑
F=Ff a=0 vm
一、恒功率啟動
一、恒功率啟動
vm
f
P
t
0
v
t
0
F
t
0
a
t
0
【例1】汽車發動機的額定功率為100kW，汽車的質量為5t，汽車在水平路面上行駛時，阻力是車重的0.1倍，g=10m/s2。汽車保持額定功率不變從靜止啟動后:
（1）汽車所能達到的最大速度是多大？
（2）當汽車的加速度為3m/s2時速度多大？
（3）當汽車的速度為10m/s時加速度多大？
（4）當汽車的速度為10m/s時，司機立即換擋勻速行駛，
此時發動機的功率是多大？
典例分析
公式：
已知條件：
額定功率
汽車質量 m=5t=5000kg
阻 力 f=0.1mg =0.1×5000×10N=5000N
已知條件：
額定功率
汽車質量 m=5000kg
阻 力 f=5000N
問題(1)：汽車所能達到的最大速度是多大？
例1解析
公式：
例1解析
問題(2）：當汽車的加速度為3m/s2時速度多大？
已知條件：
額定功率
汽車質量 m=5000kg
阻 力 f=5000N
公式：
例1解析
公式：
問題（3）：當汽車的速度為 10m/s 時加速度多大？
問題（4）：當汽車的速度為10m/s時，司機立即換擋勻速行駛，此時發動機的功率是多大？
例1解析
公式：
【例2】汽車在平直公路上以速度v0勻速行駛，發動機功率為P，快進入鬧市區時，司機減小了油門，使汽車的功率立即減小一半并保持該功率繼續行駛．設汽車行駛時所受的阻力恒定，則下面四個圖象中，哪個圖象正確表示了司機從減小油門開始，汽車的速度與時間的關系(　)
A
B
C
D
典例分析
B
勻加速直線運動
F、a 恒定 v↑
F↓ a↓ v↑
加速度減小的加速運動
勻速運動
F=Ff a=0 vm
二、恒加速度啟動
P
t
0
v
t
0
F
t
0
a
t
0
Ff
Pm
t1
t2
vm
v1
t1
t2
二、恒加速度啟動
【例3】質量為m=4000kg的汽車發動機的額定功率P0=40kW，汽車從靜止開始，以a=0.5m/s2的加速度做勻加速直線運動，所受阻力恒為Ff=2000N，求：
(1)汽車勻加速階段能達到的最大速度v1及對應時刻t1；
(2)汽車可達的最大速度vm；
(3)汽車速度為16m/s時的加速度a3；
(4)汽車速度為5m/s時發動機的功率P4
典例分析
P0=40kW
m=4000kg
a=0.5m/s2
Ff=2000N
公式：
P0=40kW
m=4000kg
a=0.5m/s2
Ff=2000N
例3解析
公式：
問題(1)汽車勻加速階段能達到的最大速度v1及對應時刻t1
例3解析
公式：
(2)汽車可達的最大速度vm；
P0=40kW
m=4000kg
a=0.5m/s2
Ff=2000N
例3解析
公式：
(3)汽車速度為16m/s時的加速度a3；
例3解析
公式：
(4)汽車速度為5m/s時發動機的功率P4
【例4】某探究性學習小組對一輛自制遙控車的性能進行研究。他們讓這輛小車在水平地面上由靜止開始運動，并將小車運動的全過程記錄下來，通過數據處理得到如圖所示的v-t圖象，已知小車在0～t1時間內做勻加速直線運動，t1～10s時間內小車牽引力的功率保持不變，7s末到達最大速度，在10s末停止遙控讓小車自由滑行，小車質量m＝1kg，整個過程中小車受到的阻力Ff大小不變．求：
(1)小車所受阻力Ff 的大小；
(2)在t1～10s內小車牽引力的功率P；
(3)求出t1的值及小車在0～t1時間內的位移。
典例分析
例4解析
公式：
(1)小車所受阻力Ff 的大小；
例4解析
公式：
(2)在t1～10s內小車牽引力的功率P；
例4解析
公式：
(3)求出t1的值及小車在0～t1時間內的位移。
課堂小結
課后練習1
AC
課后練習2
BD
課后練習3
3．某汽車發動機的額定功率為60 kW，汽車質量為5 t，汽車在運動中所受阻力的大小恒為車重的10%。(g取10 m/s2)
(1)若汽車以額定功率啟動，則汽車所能達到的最大速度是多少？
當汽車速度達到5 m/s時，其加速度是多少？
(2)若汽車以恒定加速度0.5 m/s2啟動，則這一過程能維持多長時間？
拓展：若汽車先以恒定加速度0.5 m/s2啟動，達到額定功率之后又經過4s達到最 大速度，求全程發動機做的功？
(1)若汽車以額定功率啟動，則汽車所能達到的最大速度是多少？
當汽車速度達到5 m/s時，其加速度是多少？
(2)若汽車以恒定加速度0.5 m/s2啟動，則這一過程能維持多長時間？
拓展：若汽車先以恒定加速度0.5 m/s2啟動，達到額定功率之后又經過4s達到最大速度，求全程發動機做的功？

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