届高三物理一轮复习功功率课件资料.ppt

重难四　功率的计算 首先要明确所求功率是平均功率还是瞬时功率,对应于某一过程的功率为平均功率,对应于某一时刻的功率为瞬时功率。 1.瞬时功率的计算方法 P=Fv cos θ,v是瞬时速度,θ为F与v的夹角。 2.平均功率的计算方法 (1)利用P=?。 (2)利用P=F? cos θ。? 为平均速度,θ为F与 ? 之间的夹角,F为恒力。 ? 典例4　如图,将质量为m的小球以初速度v0从A点水平抛出,正好垂直于斜面落在斜面上B点。已知斜面的倾角为α,重力加速度为g,那么 (1)小球落到斜面上B点时重力做功的瞬时功率是多少? (2)小球从A到B过程中重力做功的平均功率是多少? ? ?解析????(1)将小球落到斜面上时的速度进行正交分解如图所示,小球在竖 直方向上的分速度为vy=?。所以,小球落到斜面上B点时重力做功的瞬 时功率为 P=mgvy=? (2)小球从A到B过程中重力做功的平均功率为 ?=mg?=mg×?(0+vy)=? ?答案????(1)?????(2)? 4-1　风力发电是一种环保的电能获取方式。图为某风力发电站外观图。设计每台风力发电机的功率为 40 kW。实验测得风的动能转化为电能的效率约为20%,空气的密度是1.29 kg/m3,当地水平风速约为10 m/s,问风力发电机的叶片长度约为多少才能满足设计要求?(结果保留两位有效数字) ?答案????9.9 m ?解析????设叶片长度为x,则转化为电能的空气柱为半径为x的圆柱体,产生 的电功率P=?=?=?ρπx2v3·η,则x=??=?× ? m=9.9 m。 ? 4-2　质量为m的物体静止在光滑水平面上,从t=0时刻开始受到水平力的作用。力的大小F与时间t的关系如图所示,力的方向保持不变,则?(　????) ? A.3t0时刻的瞬时功率为 ? B.3t0时刻的瞬时功率为 ? C.在t=0到3t0这段时间内,水平力的平均功率为 ? D.在t=0到3t0这段时间内,水平力的平均功率为 ? ?? ?答案????BD ?解析　根据F-t图线,在0~2t0内的加速度a1=? 2t0时的速度v2=a1·2t0=?t0 0~2t0内位移x1=?·2t0=?? 故F0做的功W1=F0x1=?? 在2t0~3t0内的加速度a2=? 3t0时的速度v3=v2+a2t0=?t0 故3t0时的瞬时功率P3=3F0v3=? 在2t0~3t0内位移x2=?·t0=? 故3F0做的功W2=3F0·x2=? 因此在0~3t0内的平均功率P=?=? 故B、D正确。 对比学习机车的两种启动过程 当机车从静止开始沿水平面加速运动时,有两种不同的加速过程,但分析时采用的基本公式都是P=Fv和F-Ff=ma。 1.以恒定功率由静止开始加速,由公式P=Fv和F-Ff=ma知,由于P恒定,随着v的增大,F必将减小,a也必将减小,机车做加速度不断减小的加速运动,直到F=Ff,a=0,此时v达到最大值vmax=?=?,可见恒定功率的加速一定不是匀加 速。这种过程发动机做功只能用W=Pt计算,不能用W=Fl cos α求。 2.以恒定牵引力由静止开始加速,由公式P=Fv和F-Ff=ma知,由于F恒定,a恒定,机车做匀加速运动,随着v的增大,P也将不断增大,直到P达到额定功率 思想方法 Pmax,功率不能再增大,此时匀加速运动结束,其最大速度vmax=??=vmax, 此后机车要想继续加速只能做恒定功率的变加速运动了,可见以恒定牵引力加速时功率一定不恒定。这种加速过程发动机做的功只能用W=Fl cos α计算,不能用W=Pt计算。要注意两种加速运动的最大速度的区别。 典例　一汽车的额定功率P0=6×104 W,质量m=5×103 kg,与水平直路面的动摩擦因数μ=0.1,重力加速度g=10 m/s2。若汽车从静止开始以加速度a=0.5 m/s2做匀加速直线运动,求: (1)汽车保持加速度不变的时间; (2)汽车做匀加速直线运动过程中的实际功率P1随时间t变化的关系; (3)此后汽车运动所能达到的最大速度。 ?解析　汽车开始做匀加速运动,牵引力F和阻力恒定,随着速度增大,它的 实际功率逐渐增大,直到Fv等于额定功率为止;此后汽车保持额定功率不变,速度增大,牵引力减小,做加速度逐渐减小的加速运动,直到牵引力等于阻力为止。 (1)设汽车做匀加速直线运动时的牵引力为F,阻力为Ff,匀加速过程中的最大速度为vmax,有 F-Ff=ma Ff=μmg P0=Fvmax 由以上各式可求得vmax=?=8.0 m/s 匀加速过程持续的时间t=?=16 s。 (2)汽车在匀加速直线运动过程中的实际功率与时间的关系是P1=Fv=ma