,功率與能源開發(fā)利用,公式 P=wt和 P=F.v物理意義,公式P=FV在什么條件下才能適用？兩個功率的表達式有何區(qū)別？,當物體沿位移方向受的力為F時，從計時開始到時刻t這段時間內(nèi)，發(fā)生的位移為S則力F在該時間內(nèi)所做的功W=FS,再有P=W/t得P=FS/t，而V=S/t，即最后得到P=FV，式中V為平均速度，與位移S同向，即F、S同向綜上分析，在F、V同向時可用該公式計算功率當F、V之間有一夾角 時， 。,2功率的定義式計算的是在一段時間內(nèi)的平均功率；在功率公式P=FV中，若V為平均速度，則計算出的功率為該段時間內(nèi)的平均功率；若V為某一時刻的瞬時速度，則計算出的功率為該時刻的瞬時功率,汽車起動的兩種位況,問題：若汽車以恒定的功率起動，汽車能一直加速運動嗎？,1機車以恒定的功率起動后，若運動過程中所受阻力 不變，由于牽引力F=P/v，隨V增大，F(xiàn)減小根據(jù)牛頓第二定律得： ，當速度V增大時，加速度a減小，其運動情況是 做加速度件小的加速運動，直至F=f 時， a減小至零，此后加速度不再增大，速度達到最大值而做勻速運動，做勻速直線運動的速度 是Vm=P/f 。,2恒定功率起動的動態(tài)過程示意圖,問題：若汽車以恒定的加速度起動，這一句加速運動過程能一直持續(xù)下去嗎？,1由a=(F-f)/m知，當加速度a不變時，發(fā)動機牽引力F恒定，再由P=FV知，F(xiàn)一定發(fā)電機實際輸出功率P隨V的增大而增大，但當P增大到額定功率以后不再增大，此后，發(fā)電機保持額定功率不變，V繼續(xù)增大，牽引力F減小，直至F=f 時，a=0，車速達到最大值，此時Vm=P額/f ，此后即做勻速運動,在P增至P額之前，車勻加速運動，其持續(xù)時間為,（這個Vo必定小于Vm，它是車的功率增至P額之時的瞬時速度）。計算時，先算出F；F-f=ma，再求出V=P額/F，最后V=at求出t的值。,在P增至P額之后，為加速減小的加速運動直至達到Vm,2恒定加速度啟動的動態(tài)過程示意圖,注意：P=FV中的F僅是機車的牽引力，而非車輛所受合力，這一點在計算題目時極易出錯.,平均功率與瞬時功率,例題1：一臺起重機勻加速地將質(zhì)量m=1.0 X103kg的原來靜止在地面上的貨物豎直吊起，在ZS末貨物的速度V=4.0m/s取g=10ms2，不計額外功求： （1）起重機在這2s時間內(nèi)的平均功率 （2）起重機在2s末的瞬時功率,解析：設貨物所受的拉力為F，加速度為a，則,答案：,答案：A、C,總結(jié)規(guī)律：計算功率時，要注意分辨要求計算的是平均功率，還是瞬時功率，其中要求計算力在一段時間的功率是指平均功率，要求計算力在某一時刻的功率是指瞬時功率,針對練習1：物體在水平恒力F作用下，由靜止起沿水平面由A點運動了S到達B點測： A水平面光滑時，力F對物體做功的平均功率較大 B水平面不光滑時，力F對物體做功的平均功率較大 C水平面光滑時，力F在B點的瞬時功率較大 D水平面不光滑時，力F在B點的瞬時功率較大,解析：無論水平面是否光滑，恒力F做的功相同，當水平面光滑時，到達B點的速度較大，所用時間較短，故在B點的瞬時功率和AB fq的平均功率都比水平面不光滑時的大,解析：小孩做的功，在（a）情況下是指對自身（包括所站的船）做的功。在（b）情況下除對自身（包括所站的船）做的功外，還對另。小船做了功在兩種情況下由于力相同，則小孩自身及所站的小船在兩種情況下的加速度也相同，因而位移也就相等了這樣，兩種情況中小孩對自身（包括對所站的船）所做的功相等，但在（b)情況下小孩還對另一小船多做了一部分功，因此WIW2，又由功率W=P/t得：P1P2。,答案：C,關于功率大小的比較,例題2：如下圖所示，一個小孩站在船頭，用同樣大小的力拉繩。在（a）、兒）兩種情況中，經(jīng)過相同的時間八船未碰撞）小孩分別所做的功W1、W2及功率P1、P2 的關系為： AWIW2，PlP2 BWI=W2 ，PI=P2 CWI W2，plp2 DWIW2，plp2,總結(jié)規(guī)律： 在圖（b）情境中計算功時要注意把兩只小船看成一個整體，兩只小船所發(fā)生的位移都是由于人做功而產(chǎn)生的,解析：功率表示做功快慢的物理量，功率大說明做功快其大小與做功多少和做功時間都沒有直接關系,答案：D,針對練習2：關于功和功率的概念，以下說法中正確的是： A功率大說明物體做功多 B功率小說明物體做功少 C機器做功越多其功率就越大 D機器做功越快其功率就越大,例題1：在水平路面上運動的汽車的額定功率為60kw，若其總質(zhì)量為5t，在水平路面上所受的阻力為5X103N試求： (1)汽車所能達到的最大速度 (2)若汽車以0.5m/s2的加速度由靜止開始做勻加速運動，這一過程 能維持多長時間？ (3)若汽車以額定功率啟動，則汽車車速V1=2m/s時的加速度為多大? (4)若汽車以V2=6m/s的速度勻速行駛汽車的實際功率多大？,關于機車啟動問題的分析,解析：(1)當汽車達到最大速度時，牽引力F=f 則由P=FV，得汽車 所能達到的最大速度為：,（2）汽車以恒定的加速度a勻加速運動，則牽引力恒定，F(xiàn)=P/V，隨V增大，發(fā)動機的輸出功率也增大，當功率增至額定功率時不能再增大，牽引力將減小，a將變小，勻加連結(jié)束，設此時速度為V，則有P/V-f =ma,由v=at得，這一過程維持的時間為:,（3）當汽車以額定功率啟動達到2m/s的速度時的牽引力為:,由牛頓第二定律得，此時汽車的加速度為:,（4）汽車以6m/s的速度勻速行駛的牽引力為：,此時汽車的實際功率為：,答案：,總結(jié)規(guī)律： 解決汽車的啟動問題，第一要明確屬，恒功率啟動還是恒加速度啟動，第二要明確所求解的問題屬于哪個階段，如最大速度是句加速過程的最大速度，還是全程中的最大速度,針對練習3：一輛汽車在平直的公路上以速度3開始加速行駛經(jīng)過一段時間L，前進了距離S，此時恰好達到其最大速度Vmax。設此過程中汽車發(fā)動機始終以額定功率P工作，汽車所受的阻力恒為人測這段時間里，發(fā)動機所做的功為： A、FVmax B、Pt C、 D、,解析：汽車在額定功率作用下是做牽引力變化的加速運動，所以發(fā)動機做功為變力做功,答案：A、B、C,針對練習4： 質(zhì)量為3000t的火車，以額定功率自靜止出發(fā)，所受阻力恒定，經(jīng)過103s行駛12km達最大速度Vmax=72km/h，求： （1）列車的額定功率； （2）運動中所受阻力,解析：列車達最大速度之前，牽引力F=P/V是一個變量，故不能用W=FS的形式求牽引力的功，此題也無法用牛頓定律求解設火車的額定功率為P，阻力為人由于牽引力的功為W1Pt據(jù)動能定理得：,火車達最大速度時，,由兩式得：阻力f=7.5X104N，額定功率P=1.5X106 W,答案：,例題4：以下說法中正確的是： A煤、石油、天然氣等燃料的最初來源可追溯到太陽能 B汽油是一種一次能源 C電能是可再生能源 D煤、石油等化石能源是取之不盡、用之不竭的,答案：A、C,能源的開發(fā)與利用,解析：煤、石油、天然氣等是動、植物深埋于地下經(jīng)過漫長的時間轉(zhuǎn)化來的，動植物是靠太陽能生存的，所以選項A正確；汽油是由一次能源石油提煉的，所以汽油是二次能源，故選項B錯誤；電能是通過發(fā)電站從其他形式的能，如從水能，風能等轉(zhuǎn)化來的，水能、風能是可再生能源，所以電能是可再生能源，故選項C正確；煤、石油等化石能源在地球上的儲存量是一定的，并不是取之不盡、用之不竭的，故選項D錯誤,針對練習5：關于能源的開發(fā)和利用，下列觀點不正確的是： A能源是有限的，無節(jié)制地使用常規(guī)能源，是一種盲目的短期行 為 B根據(jù)能量守恒，能源是取之不盡、用之不竭的 C能源的開發(fā)和利用，必須同時考慮其對生態(tài)環(huán)境的影響 D不斷開發(fā)新能源，是緩解能源危機、加強環(huán)境保護的重要途徑,答案：B,解析：能量雖然守恒，但在可利用的品質(zhì)上卻降低了，這是能源危機更深層的含義,優(yōu)化訓練1：關于功率，下列說法正確的是： A由P=W/t可知，只要知道W和t的值就可以計算出任意時刻的功 率 B由P=FV可知，汽車的功率一定與它的速度成正比 C由P=FV可知，牽引力一定與速度成反比 D當汽車功率P一定時，牽引力一定與速度成反比,答案：D,解析：公式P=W/t所計算的應是t時間內(nèi)的平均功單而公式一FV涉及三個物理王之間的關系，因此必須在一個物理量確定不變的情況下，才能判斷另外兩個物體量間的關系。,答案：D,解析：由W=FS知，F(xiàn)對A和B做功一樣多B在粗糙水平面上由于受到阻力作用，B的加速度小，由S=at2/2知，通過相同的位移出用的時間長，由P=W/t知，力F對B做功的平均功率小,優(yōu)化訓練2：物體AJ質(zhì)量相同A放在光滑的水平面上石放在粗糙的水平面上在相同的力F作用下，由防止開始都通過了相同的位移S，如下圖所示，那么： A力F對A做功較多，做功的平均功率也較大 B力F對B做功較多，做功的平均功率也較大 C力F對AJ做的功和做功的平均功率都相同 D力F對AJ做功相等，但對A做功的平均功率較大,優(yōu)化訓練3：從空中以40m/S的初速度平拋一重為10N的物體，物體在空中運動3s后落地，不計空氣阻力，g取10m/S2測物體落地時，重力的瞬時功率為: A400 W B300 W C500 W D700 W,答案：B,解析:本題要求的功率是 ，其中 就是S的豎直分量，只需求出3s末平拋運動的豎直分速度Vy,因為Vy=gt，所以 得：,設飛機飛行中所受阻力與其速度的平方成正比，若飛機以速度V飛行，其發(fā)動機功率為P，則飛機以ZV勻速飛行時，其發(fā)動機的功率為 A2P B4P C8P D無法確定優(yōu)化訓練4：,答案：C,解析：設阻力為F，比例系數(shù)為K，則F=KV2，飛機勻速飛行時牽引力等于阻力大小，有P=FV=KV3，可見功率與速度的立方成正比,優(yōu)化訓練5：如右圖所示是健身跑步機示意圖質(zhì)量為m的人踩在與水平面成 角的靜止皮帶上，運動員用力向后蹬皮帶，皮帶運動中受恒定阻力F，皮帶以速度V勻速向后運動壩u下列說法中正確的是 A腳對皮帶的摩擦力是皮帶的動力 B人對皮帶不做功 C人對皮帶做功功率為mgv D人對皮帶做功功率為FV,答案：A、D,解析：皮帶向后運動是由于人對皮帶沿料面向下有摩擦力的作用，摩擦力對皮帶做正功，故A正確；由P=FV知D正確；人的重力作用在人上，不等于F的大小,答案：D,解析:小車所受牽引力FF阻，合力恒定，小車做勻加速直線運動。V=Voat，所以牽引力功率 P=FV=FVoFat，D對,優(yōu)化訓練6：一輛小車在水平路面上勻速前進，從某時刻起小車受到的牽引力和阻力隨時間變化的規(guī)律如右圖所示，則作用在小車上的牽引力的功率隨時間變化的規(guī)律應是下列選項中的,優(yōu)化訓練7：一架起重機，要求它在 t=10s內(nèi)將質(zhì)量為 m=1000kg的貨物由靜止豎直向上句加速提升h=10m，則起重機的額定輸出功率至少應為_W.,解析:貨物的加速度,設起重機對貨物的拉力為F，由牛頓第一定律F=mg一ma得： Fm（ga）1.0X103X（9.80.2）N1.OX104N,起重機的額定輸出功率不能小于它在提起貨物時所需的最大輸出功率,在10s末貨物的最大速度,所需的最大功率為,故起重機的額定輸出功率,答案：,優(yōu)化訓練8：如下圖所示，位于水平面上的物體A的質(zhì)量m=5kg，在F=10N的水平拉力作用下從靜止開始向右運動36m求：在下述兩種條件下，力F在這段位移上對物體做功的功率各是多大？（取g=10 m/s2） （1）水平面光滑； （2）物體與水平面間的動摩擦因數(shù) =0.15,解析：拉力 F做功為W=FS=10X36J=360J,（1）當水平面光滑時，,優(yōu)化訓練9：質(zhì)量m=4.0X103kg的汽車，發(fā)動機的額定功率 P=40kw，汽車從靜止開始以a=0.5m/s2的加速度行駛，所受的阻力F=2.0X103N,則汽車勻加速行駛的最長時間為多少？汽車可能達到的最大速度為多少？,解析:汽車勻加速行駛時，汽車發(fā)動機的牽引力為F，則根據(jù)牛頓第二定律：,汽車勻加速運動過程的末速度為V，則P=FV，所以,根據(jù)運動學公式V=at，有,當汽車的加速度為零時，汽車有最大速度Vm，則,優(yōu)化訓練10：火車在運行中保持額定功率為2500kw，火車的總質(zhì)量為1000t，所受的阻力恒定為1.56X105N (1）火車的加速度是 lm/s2時，速度是多大？ （2）火車的速度是12m此時，加速度是多大？ （3）火車的最大速度是多少？,解析：本題是關于火車以恒定功率啟動的問題在此過程中，火車做加速度減小的變加速直線運動，直到加速度為零（即牽引力等于阻力）時，速度達到最大,(1)根據(jù)牛頓第二定律，得F-f =ma，又因為P=FV，所以得：,(2)根據(jù)牛頓第二定律，得F-f =ma，又因為P=FV，所以得：,(3)根據(jù)牛頓第二定律，得F-f =ma，當F=f 時，火車的速度最大，,優(yōu)化訓練11：如下圖所示，滑水板運動是運動員在快艇的水平牽引 下，腳踏傾斜滑板在水上勻速滑行設滑板光滑，滑板與水平方向的夾角為a，水的密度為尸，理論研究表明