【精选】0703《功率》导学案.doc

0703《功率》导学案 【学习目标】 1.知道功率的意义，写出功率的公式及其单位. 2.知道额定功率的意义. 3.根据功率的定义式和运动学公式，导出P=Fv. 4.运用功率公式解决简单的实际问题. 【重点难点】 1.能在实际情景中区分平均功率与瞬时功率. 2.理解Δt很短时，P=表示的是瞬时功率. 3.能分析汽车发动机功率一定时，牵引力与汽车速度之间的关系.。 【知识链接】 1.功率的概念 （1）在物理学中做功的快慢用 表示.功W跟完成这些功所用时间t的比值，叫做功率，公式 . （2）功率的单位：在国际单位制中功率的单位是 ，另外常用单位还有 . （3）P=实际上是一段时间内的 . （4）额定功率是指电动机、内燃机等动力机械正常条件下可以长时间工作的最大功率.实际输出功率往往 这个数值，但在特殊情况下，如汽车越过障碍时，可以使实际功率大于额定功率. 2.功率与速度 （1）功率也可以用力和速度来表示，作用力方向与速度方向相同时，P= ，F恒定时，v是平均速度时，功率P指的是 ，若v是瞬时速度，则功率P指的是 . （2）从P=Fv可以看出，汽车、火车等交通工具，当发动机的功率P一定时，牵引力F与速度v成 ，要增大牵引力，就要 . 【问题探究】 1.若两台起重机在不同时间内做了不同的功，我们怎样比较它们做功的快慢？ 2.你能结合发动机的实际功率不能无限增大，分析汽车在行驶过程中，如果遇到爬坡或者泥泞路面，就会通过换挡的方式来降低速度的原因吗？ 1.对功率定义的理解 功率是用功W跟完成这些功所用时间t的比值来定义的，即P=W/t，功率表示物体做功的快慢，功率的大小与功W的大小和时间t的长短无关. 【例释】 小王把一个10 kg的物体在2 min内提到4楼做功960 J；小李把一个20 kg的物体在5 min内提到4楼做功2 000 J.两人比较谁的功率较大？ 解析： 根据功率的定义可得小王的功率P1= W=8 W，小李的功率P2= W=6.67 W.虽然小李做的功多，但小王的功率较小李的大，原因就是功率是用功W与所用时间t的比值来定义的. 2.公式P=Fv的适用条件 当物体沿位移方向受的力为F时，从计时开始到时刻t这段时间内，发生的位移为l，则力F在该时间内所做的功W=Fl，再有P=得P=，而=v，即最后得到P=Fv，式中v为平均速度，与位移l同向，即F、v同向.综上分析在F、v同向时可用该公式计算功率.当F、v之间有一夹角θ时，P=Fvcos θ，同学们有兴趣可自己推导. 3.公式P=和P=Fv的比较 功率的定义式计算的是在一段时间内的平均功率；在公式P=Fv中，若v为平均速度则计算出的功率为该段时间内的平均功率，若v为某一时刻的瞬时速度，则计算出的结果为该时刻的瞬时功率. 4.汽车启动时两种典型情况 （1）汽车在平直路面上保持发动机功率（即牵引力的功率）不变，即以恒定功率启动，其加速过程如表所示： 设牵引力为F，所受阻力为F1 由表可分析知：①只有当汽车的牵引力与所受阻力大小相等时，才达到最大速度. ②在加速过程中，加速度是变化的，如果知道某时刻的速度，可求得此时刻的加速度. ③该方式启动过程中速度随时间的变化图象如图7-3-1所示. 图7-3-1 （2）汽车匀加速启动，其过程分析如表所示： 由表可分析知：①汽车匀加速启动，当达到额定功率时，并没有达到最大速度，此后将保持功率不变做变加速运动，当牵引力与阻力大小相等时，才达到最大速度而匀速行驶. 图7-3-2 ②该过程的v-t图象如图7-3-2所示. 综上，汽车无论以哪种方式启动，最终都以额定功率行驶.遇到上坡或泥泞路时，为了增大牵引力F，由公式P=Fv，可增大P或减小v，而实际功率大于额定功率时，对发动机有害，则只能换低挡来解决问题. 【典型例题】 应用点一：平均功率和瞬时功率的计算 例1：质量为2 kg的物体，受到24 N竖直向上的拉力，由静止开始运动，经过5 s，求5 s内拉力对物体所做的功是多少？5 s内拉力的平均功率及5 s末拉力的瞬时功率各是多少？（g取10 m/s2） 解析： 物体受力情况如图7-3-3所示 图7-3-3 由牛顿第二定律a= =2 m/s2 5 s内物体的位移s==25 m 方向竖直向上 5 s末物体的速度v=at=10 m/s 方向竖直向上 故5 s内拉力F做的功为 W=Fs=24×25 J=600 J 5 s内拉力F的平均功率为 P= W=120 W 5 s末拉力的瞬时功率为 P=F·v=24×10 W=240 W. 答案： 600 J 120 W 240 W 思维总结：公式P=W/t一般用来计算平均功率，而P=Fv若