第四章機(jī)械能和能源第2節(jié)功率一、功率的含義1．在建筑工地上分別采用以下三種方式，把1t貨物從地面運(yùn)到三樓：方式一：搬運(yùn)工分批搬運(yùn)，需要時(shí)間3h；方式二：用一臺(tái)小型起重機(jī)提升，需要時(shí)間1min；方式三：用另一臺(tái)大型起重機(jī)提升，需要時(shí)間30s．試結(jié)合上述情景討論下列問題：(1)用不同的方式，對(duì)貨物所做的功是否相同？提示：相同．(2)三種方式中做功的快慢是否相同？提示：不同．(3)還記得加速度是如何定義的嗎？是否可以用同樣的方法定義一個(gè)物理量來體現(xiàn)做功的快慢呢？提示：類比加速度的定義，用做功和完成這些功所用時(shí)間的比值反映做功的快慢．比值瓦特做功快慢3．額定功率與實(shí)際功率按機(jī)械的工作狀態(tài)分額定功率與實(shí)際功率，其對(duì)比如下：定義特點(diǎn)聯(lián)系額定功率發(fā)動(dòng)機(jī)正常條件下長時(shí)間工作時(shí)的____________不同機(jī)械額定功率可能不同，但同一機(jī)械額定功率不變?yōu)榱藱C(jī)械的安全P額≥P實(shí)實(shí)際功率發(fā)動(dòng)機(jī)__________時(shí)的輸出功率同一機(jī)械實(shí)際功率隨工作情況而變最大輸出功率實(shí)際工作二、功率、力和速度之間的關(guān)系1．功率與速度(1)功率、力和速度關(guān)系式：P＝____

(F與v方向相同)．(2)推導(dǎo)：FvFlFv2．思考：在公式P＝Fv中，力F與速度v是同一物體的兩個(gè)物理量，且具有同時(shí)性，運(yùn)用此公式只能計(jì)算力與速度同向時(shí)的功率．當(dāng)F與v間存在夾角α?xí)r，應(yīng)怎樣計(jì)算功率？提示：如圖所示，當(dāng)F與v的方向夾角為α?xí)r，可將速度分解為垂直于力和平行于力的兩個(gè)分量，則P＝Fv∥＝Fvcosα(注：分解力不分解速度可得到同樣結(jié)果)．1．寫出計(jì)算功率的公式．2．上述兩個(gè)公式有何區(qū)別？探究一功率的計(jì)算

【題后總結(jié)】計(jì)算功率應(yīng)該注意的問題(1)首先應(yīng)該明確所求的功率是平均功率還是瞬時(shí)功率，計(jì)算平均功率與瞬時(shí)功率選擇的公式不同．(2)求平均功率時(shí)，應(yīng)明確是哪一段時(shí)間內(nèi)的平均功率；求瞬時(shí)功率時(shí)，應(yīng)明確是哪一時(shí)刻的瞬時(shí)功率．(3)應(yīng)該明確是哪一個(gè)力對(duì)物體做功的功率，是動(dòng)力還是阻力，是恒力還是變力等．不同情況應(yīng)選擇不同的公式．如圖所示，一輛機(jī)車質(zhì)量為m，發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率為P，水平路面的阻力Ff設(shè)為恒力，機(jī)車從靜止開始啟動(dòng)．探究二機(jī)車的啟動(dòng)

試結(jié)合上述情景，討論下列問題：(1)機(jī)車以恒定的功率啟動(dòng)過程中：①機(jī)車以恒定功率啟動(dòng)后，隨著速度的增大，機(jī)車牽引力如何變化？機(jī)車的加速度如何變化？當(dāng)速度最大時(shí)機(jī)車加速度為多少？此時(shí)牽引力與阻力大小關(guān)系如何？此后機(jī)車將做什么運(yùn)動(dòng)？②試根據(jù)以上分析，畫出機(jī)車運(yùn)動(dòng)的vt圖像，并總結(jié)機(jī)車運(yùn)動(dòng)情況．提示：圖像如圖所示通過以上分析可知：機(jī)車先做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，后做勻速直線運(yùn)動(dòng)．(2)機(jī)車以恒定的加速度啟動(dòng)過程中：①加速度不變，機(jī)車速度和功率如何變化？當(dāng)機(jī)車功率剛達(dá)到額定功率時(shí)牽引力和阻力的大小關(guān)系如何？此時(shí)機(jī)車的速度能達(dá)到最大值嗎？此后要想增大速助則牽引力該如何變化？②試根據(jù)以上分析，畫出機(jī)車運(yùn)動(dòng)的vt圖像，并總結(jié)機(jī)車運(yùn)動(dòng)情況．提示：圖像如圖所示通過以上分析可知：機(jī)車先做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，然后做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，最后做勻速直線運(yùn)動(dòng)．

一汽車額定功率為100kW，質(zhì)量為1.0×104kg，設(shè)阻力恒為車重的k＝0.1倍．(1)若汽車保持額定功率運(yùn)動(dòng)，求運(yùn)動(dòng)的最大速度．(2)若汽車以0.5m/s2勻加速運(yùn)動(dòng)，求其勻加速運(yùn)動(dòng)的最長時(shí)間．(3)若保持額定功率運(yùn)動(dòng)，當(dāng)汽車速度為5m/s時(shí)，運(yùn)動(dòng)的加速度是多大？【題后總結(jié)】汽車以恒定功率啟動(dòng)，速度增大，牽引力減小，做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，直到牽引力等于阻力為止；汽車以恒定加速度啟動(dòng)，牽引力和阻力恒定，隨著速度增加，它的實(shí)際功率逐漸增大，直到Fv等于額定功率為止．一、功率的定義式和計(jì)算式2．P＝Fv中三個(gè)量的相互制約及應(yīng)用定值各量間的關(guān)系應(yīng)用P一定F與v成反比汽車上坡時(shí)，要增大牽引力，應(yīng)換擋減小速度v一定F與P成正比汽車上坡時(shí)，要使速度不變，應(yīng)加大油門，增大輸出功率，獲得較大牽引力F一定P與v成