在高中物理电功率功率中

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如图所示,电源电动势为E=12 V,内阻r=3Ω,R0=1Ω,直流电动机内阻R0′=1Ω,当调节滑动变阻器R1时可使甲电路输出功率最大,调节R2时可使乙电路输出功率最大,且此时电动机刚好正常工作(额定功率为2 W),则R1和R2的值为 ( )A.2Ω,2Ω B.2Ω,1.5 Ω C.5Ω,1.5 Ω D.1.5Ω,1.5
R1我知道如何求,只需讲一下 R2,答案是B
你这个问题有点超出了高中教学大纲。乙电路不是一个纯电阻电路。电动机内有线圈有磁场,当它转动起来时要产生一个反电动势,它的作用也是阻碍电流,它和电动机内阻R0′一起阻碍电流,共同的阻碍作用要大于1Ω。这样说不知你是否能听明白。
回复:3楼这是我们复习资料上的题,超纲了吗?
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回复:4楼涉及到非纯电阻电路及反电动势的主问题应当是超出了教学大纲。
回复三楼,这道题根本不需要计算,如果你是位教师的话,不存在超纲问题,我是说如果作为选择题的话,何况出题的人应该考虑到超纲不超纲。对于第一个图,如果平时学的好的话,应该知道对于闭合电路来讲,当外电阻和电源内阻相等时,电源输出功率最大,外电路功率也最大,但同时内电路消耗热量也是一样很大,并且内外电阻消耗的功率是一样的大,也就是说,虽然此时电源功率很大,外电路和内电路公率一样大了,导致了效率确实很低,只有50%,所以对于第一问,只要R1=2欧姆就可以了,这样内外电阻一样大了,可想而知,如果把R0换成了内阻为R0的电动机,就不一样了,虽然电阻一样,但是电动机不是纯电阻元件,他另外要做功的(要不要电动机干嘛)所以他因为除了本身R0消耗的功率之外,还要消耗另外的功率以便做工,这就相当于电动机里好像又串联了一个电阻一样(当然这个电阻不存在)所以如果再和第一个图一样,还是2欧姆的话就不行了,只能小于2欧姆。
不知道我写了那么多你可看明白了,解题时要巧思妙解,特别是选择题,如果选择题都要大剂量计算,那高考就甭考了
答案应该是B
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这种题还不仅是是否超纲的问题,假如楼主所复述的“原题”无误的话,简直就是狗屁不通的问题!什么叫“功率”?有“最大”、“瞬时”、“额定”之定语没有?说甲电路的“电源最大输出功率”可以;说乙电路的“电源最大输出功率”就可笑!(实为电机正常工作时的输出功率!)因为还有所谓的“且此时电动机刚好正常工作(额定功率为2 W)”!如果题目改为“假如电源维持甲电路的(最大)输出功率不变,而调节R2时可使乙电路的电动机刚好正常工作(额定功率为2 W),则R2的可能值为 ( )”,则才算“出题人出题时是经过严谨考虑的”!一个电机,光一“额定功率”是不足以描述其“正常工作”的,此电动机既可“额定电压”为3伏而功率为2瓦;也可额定电压为9伏而功率为2瓦;3伏9伏而同为2瓦,对R2的要求是不同的!说它“超纲”,是因为E与U与I“不同相”!
回复:6楼你说的对,这道题是不用计算直接判断就可以了。可是一个高中学生若只学习教学大纲以内的东西是很难判断出来的。现在的复习资料、参考资料超纲的地方还少吗。有的老师也喜欢讲一些超纲或纲沿的问题,怕的是高考超纲。我觉得大可不必。在高考说明上确实出现过“高考试题要遵循教学大纲和高考大纲但不拘泥教学大纲和高考大纲”的字样,但这只是给出题的人一个台阶,必竟出高考试题的不是高中老师。这些年的高考试题中有多少是超纲的?基本上没有。我们还是要把精力放在纲内,仔细想一想现在的学生对纲内的东西又掌握的如何呢?
电动机不是纯电阻电路这个是教学大纲内的东西吧,也就是说电动机除了本身消耗热量外还要对外做功,这一点也是教学大纲内的东西吧,请问相对运动对于高中生来讲是超出大纲了,很多运动学的题目可以不用相对运动来解,但为什么老师还是给学生讲相对运动呢,因为它解题方便快捷而且难度也不大
如果一个高中生若只学习教学大纲以内的东西是能判断出来的,当然你的排除那些成绩差的学生。
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如果是答案B,则右图中少画了RO
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不认是哪种电路,都有I=E/(2r)时输出功率最大。
此题似乎有些问题。因为任何电路输出功率P=IE-I^2*r,P是I的二次函数,由数学知识得,I=2A时,输出功率最大。电动机的功率P=UI,功率是2W,所以U=1V,由电流和内阻也可算得内电压6V。电动势等于各压降之和,所以滑动变阻器电压为5V,算出电阻为2.5Ω大家看看哪了出了问题。
答案可以用排除法选对,但是B项对在哪里(更不说本身是错的),学生不知道,还不是使人浑噩。楼上的算法是对的。
题中额定功率应改为:输出机械功率为2W,B才是正确选项,原题是个错题
电机功率也是用电的,这个2w不妨也看成一个电阻R消耗的,按最大输出功率条件R+R2=2;电流I=12/6=2,R=2/4=0.5,这里是关键,算出的R要小于2,如果大于2就不是外电阻等于内电阻的条件,得用别的方法了。R2=2-0.5=1.5,答案B;题目没任何问题...........
说的对,不过他不知道,电机的额定功率就是指输出机械功率,不是输入电功率。水泵的功率是输入轴功率,发电机是输出机械功率...........
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高中物理人教版必修二功率练习
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&&2014年高中物理金牌解析学案:7.3《功率》(新人教版必修2)
2014年高中物理金牌解析学案:7.3《功率》(新人教版必修2)
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2014年高中物理金牌解析学案:7.3《功率》(新人教版必修2)
新人教版高中物理必修二 同步学案
机械能守恒定律
【教学目标】
知识和技能
1.知道功率的物理意义、定义式、单位。
2.理解功率的导出式P=F·v的物理意义,并掌握其用法,会利用功率的两个公式来解释现象和进行计算。
3.理解平均功率和瞬时功率,了解平均功率、瞬时功率、额定功率、实际功率的区别与联系。
过程和方法
1.通过实例体验功率概念的形成过程及功率的实际意义,通过功率的定义过程,体会应用比值方法建立物理概念的方法。
2.学会求解各种不同的功率。
3.运用功率的不同表达式分析和解决动力机械的运动问题。
情感态度与价值观
1.使学生养成具体问题具体分析和严密思维的习惯。
2.提高学生理论联系实际、解决实际问题的能力。
3.培养学生敢于发表自己观点、善于合作的良好习惯。
【教学重点】
1.理解功率的概念。
2.知道功率的种类及其计算。
【教学难点】
1.功率的表达式P=F·v的物理意义和运用。
2.瞬时功率和平均功率的计算。
【教学时数】
【教学过程】
教师:人们在生产、生活和工作中使用了大量的机械来做功,这与人力直接做功或畜力做功,在完成功的快慢方面有何不同?请举例说明。
(引发学生思考,让学生从身边生活寻找做功快慢的事例,并思考机械与人或畜力做功快慢的差异。)
预测学生所举事例可能有:
1、人上高楼(如8层楼)时,乘电梯比走路要快得多;
2、拖拉机耕地比牛耕地要快得多;
3、挖土机与人,要完成相同的挖土任务,人花的时间要长得多;
4、从水井里提水,使用抽水机比人工要快得多;
(列举生产、生活中发生的事例,使学生体会功率与生活、生产息息相关,无处不在,研究功率具有重要的现实意义,并引导学生注意观察身边物理现象,体会到物理知识就在我们身边,感悟物理规律研究的价值,激起学生的求知欲。)
功是能量转化的量度,人们十分关注做功的多少。然而不同的机械或人,其做功的快慢是不同的。
(分析一些生产事例、工作场面,或展示一些做功快慢不同的图片。有条件的情况下还可通过多媒体手段更生动地展示这些画面和情景,使学生对做功快慢的情形有更为形象和具体的认识,从而为建立正确的“功率”概念打下良好基础。)
教师:在建筑工地上分别采用以下三种方式,把1t的货物从地面运到三楼,
方式一:搬运工分批搬运,需时间3h
方式二:用一台起重机提升,需时1min
方式三:用另一台起重机提升,需时30 s
上述三种情况下,把货物由地面运到三楼时,请思考以下问题:
1、用不同的方式,对货物所做的功是否相同?
2、所用时间不同,三种方式中做功的快慢是否相同?
结论:对重物所做的功相同,但所用时间不同,说明做功快慢不同。
说明:通过引导学生分析有关事例,形成初步共识:人们选用机械来做功时,不仅要考虑做功多少,还要考虑机械做功的快慢。如挖掘机做功比人快;大卡车比拖拉机做功快;拖拉机耕地比牛耕地要快;起重吊车比搬运工人做功快;抽水机比辘轳提水快,等等。研究做功的快慢有着重要的实际意义。通过实际问题让学生感性地认识做功的快慢。
教师:不同的机器或物体做功有快有慢,如何来衡量做功的快慢呢?请同学们思考并提出解决方案。
(引导学生思考:如何比较物体做功快慢?讨论中注意培养学生的发散思维能力和批判思维能力。)
预测学生可能有以下认识:
1、选择相同时间,比较做功多少,做功多的,做功就快;
2、选择做相同的功,比较做功的时间长短,时间长的,做功就慢;
3、类比“速度”的定义方法,用做功和完成这些功所花的时间的比值来定义“功率”;
说明:对学生提出的各种方案可能有问题或不完整,教师应鼓励学生在交流中补充完善自己的认识。
教学中注意引导学生类比如“速度”、“加速度”概念的定义方法,体会比值法定义功率概念。
一、功率的含义
1.定义:功W与完成这些功所用时间t的比值叫做功率。
2.定义式:P=W/ t
3.物理意义:表示物体做功快慢的物理量。
4.单位:(板书)教师请一位同学正确地说出定义式中各个字母所表示的物理量及其单位。
国际单位:瓦特(w),常用单位:千瓦(kw)或焦耳/秒(J/s)(板书)
W→功→单位:焦耳(J)
t→做功所用时间→单位:秒(s)
换算关系:1kw = 1000 w?1w=1J/s(板书)
说明:用已知物理量的比值定义新的物理量,是建立物理概念常用的方法。使用该方法能够进一步揭示和表述被探究对象的某些物理性质及变化规律,像我们已经研究过的速度、加速度等物理量就是用这种方法来定义的。
5. 功率是标量,功率表示做功过程中能量转化的快慢。(板书)
6. 讨论与交流:
小实验:把一段粉笔放在书的封面上,打开书的封面形成一个斜面,并使粉笔开始下滑。请同学仔细分析一下,在下滑的过程中粉笔共受到几个力的作用?哪些力做正功?哪些力做负功?哪些力不做功?如果斜面的倾角增大,情况会有什么变化?倾角增大时,功率是否也增大?
(1)比较不同倾角时的功率,应注意粉笔开始下滑处的高度应相同。讨论功率时须指明哪个力的功率。
(2)实验的分析讨论,要注意所分析的是某个力的平均功率。注意引导学生进行受力分析、做功分析,可利用功率的定义式,在理论上进行推演,使思维更加严密。
7. 一些常见机械做功功率
(1)汽车发动机5×104 W~15×104 W?
(2)摩托车约2×103 W?
(3)喷气客机约2×108 W?
(4)人心脏跳动的功率1.5W左右
(5)火箭的发动机约1×1013 W?
(6)万吨巨轮106W以上
(7)蓝鲸游动的功率可达350kW
(8)人的平均功率约1×102 W
(9)优秀运动员短时间内的功率可达1000W?
二、功率P与力F、速度v的关系
1. 功率与力、速度的关系推导
教师:一部汽车载重时和空车时,在公路上以相同的速度行驶,试讨论这两种情况下汽车的输出功率是否相同?为什么?
预测学生的回答可能有:
(1)载重汽车与地摩擦力较大,牵引力也大,由于行驶速度一样,故相同时间内,载重车的牵引力做功较多,所以载重汽车的输出功率较大;
(2)载重汽车行驶得比空车慢,因此功率较小;
(3)载重汽车比空车费力,因此载重车的输出功率较空车时要大些;
说明:上述分析讨论的目的是启发学生思考功率与力和速度有何关系。学生分析可能会出现片面和不完整回答,教师要参加到学生的讨论分析中,帮助、启发和引导学生形成正确的认识。得出正确的答案(1)。
接着,教师引导学生思考,如何计算牵引力的功率。(让学生根据所学知识和功率定义式进行推演,培养良好的科学思维能力和思维习惯)
教师:某汽车在平直公路上做匀速直线运动,已知其牵引力大小为F,运行速度为v,试求此时汽车牵引力F的功率为多少?
(注意引发学生思考解决问题的思路,应用功和功率的定义式进行分析和推导。)
2.公式:P=Fv
(F与位移s或v同方向)(板书)
即力F的功率等于力F和物体运动速度v的乘积.。注意F是速度v方向上的作用力。
分析讨论:由v = s / t求出的是物体在时间t内的平均速度,代入公式P=F v求出的功率是F在时间t内的平均功率;如果t取得足够小,则v表示瞬时速度,此时由P=Fv求得的功率就是F在该时刻的瞬时功率。即当v为平均速度时,求得的功率就是平均功率,v为瞬时速度时,求得的功率就是瞬时功率。总结:
v是平均速度,P是平均功率(F为恒力,且F与同向)(板书)
v是瞬时速度,P是瞬时功率(板书)
说明:如果物体做匀速直线运动,由于瞬时速度与平均速度相等,故此时平均功率等于瞬时功率。
教师:汽车以额定功率在平直公路行驶时,若前方遇到了一段较陡的上坡路段,汽车司机要做好什么调整,才能确保汽车驶到坡顶?为什么?
预测学生的回答可能有:
(1)加大油门,汽车可顺利行驶到达坡顶。
(2)汽车要换档,才能顺利行驶到达坡顶。
师生共同分析:
(1) 根据P=Fv知,汽车以额定功率行驶,因遇上坡路段,汽车所需的牵引力增大了,若要保持行驶速度不变,这是不可能的;加大油门,只会增加发动机的输出功率(超过额定功率),发动机将因超负荷而过热损坏。
(2) 这是一种正确的操作方式,当司机将发动机的速度档位调低后,速度减小了,牵引力加大了,只要牵引力足够,汽车便可顺利上坡。
教师根据课堂需要还可以提出一些问题让学生进一步讨论,如:
(1)汽车上坡的时候,司机常用换挡的方法来减小速度,为什么?
(汽车上坡的时候,司机常用换挡的方法来减小速度,来得到较大的牵引力。)
(2)汽车上坡时,要保持速度不变,应如何做?
(汽车上坡时,要保持速度不变,就必须加大油门,增大输出功率来得到较大的牵引力。)
(3)起重机在竖直方向匀速吊起某一重物时,为什么发动机的输出功率越大,起吊速度就越大?
(起重机在竖直方向匀速吊起某一重物时,由于牵引力与重物的重力相等,即牵引力保持不变,发动机输出的功率越大,起吊的速度就越大。)
思考:汽车等交通工具,如何才能获得更大的行驶速度?
教师:由P = W / t求出的是瞬时功率还是平均功率??
学生小组讨论后得出:由公式P = W / t求出的功率,反映了该力在t时间内做功的平均快慢,故由公式P = W / t求出的功率是平均功率。?
教师:人力直接做功能否像汽车做功那样快呢?汽车做功能否像飞机做功那样快呢?人如果做功过快,会产生什么后果呢?汽车超负荷运转会产生什么后果呢?
(人做功过快,会引起疲劳、甚至受伤、生病等,汽车超负荷工作会造成发动机熄火或烧毁。)
教师:奥运长跑运动员能否用100m短跑的速度来完成5000m的赛跑路程呢?为什么?
(奥运比赛是一种挑战运动局限的比赛,人与机器一样,不能长时间超负荷运动,短跑运动员在100m赛跑中,时间不过是十几秒,能以最大的速度跑完全程,此时运动员的输出功率是正常时的数十倍。在5000m的长跑运动中,运动员不可能长时间超负荷运动,因此长跑运动员不可能一直保持百米赛跑那样的速度。)
说明:让学生通过思考自己身边所熟悉的问题,认识额定功率和实际功率的概念以及概念的意义。
教师:你对“额定功率和实际功率以及平均功率和瞬时功率”是怎样理解的?
① 额定功率:指动力机械在长时间正常工作时最大输出功率。也是机械发动机铭牌上的标称值。
额定功率是动力机械重要的性能指标,一个动力机械的额定功率是一定的,机器不一定都在额定功率下工作。
②实际功率:机械在运行过程中实际输出的功率是实际功率。
实际功率可以小于额定功率,可以等于其额定功率(称满负荷运行),但不能大于额定功率,否则容易将机械损坏。
机车启动过程中,发动机的功率指牵引力的功率而不是合外力或阻力的功率。
③ 平均功率:物体在一段时间内做功功率的平均值叫平均功率。通常用定义式P=W/t描述,只有当物体匀速运动时,才等于瞬时功率。
④瞬时功率:物体在某一时刻的功率叫做瞬时功率。通常用P=Fv表示,必须注意F、v与P的同时性。
很多机械的铭牌上都标有这台机器的额定功率,请同学将家里的电器设备上的额定功率都记录下来,计算家里的每部机器每天要做多少功?要消耗多少电能?哪一部机器最耗电?并与同学进行交流。
教师:(课件展示)
(1)当牵引力F一定时,功率P和速度v之间有什么关系?
(2)当速度v一定时,牵引力F和功率P之间关系如何?
(3)当输出功率P一定时,牵引力F和速度v之间有什么关系?
根据公式P =F v可知,物体的运动速度v与牵引力F成反比,如果汽车需要较大的牵引力,就必须减小运动速度。课件展示下列关系:
F一定时,P∝v
据P=Fv可得
v一定时,P∝F
P一定时,F∝ (板书)
3.推广式:P=Fvcosα
(α为力F与瞬时速度v方向间的夹角)
(1)当F为合外力时,P为合外力做功的功率;当F为某一外力时,P为该力做功的功率;
(2)在汽车等交通工具一类问题中,式中P为发动机的实际功率,F为发动机的牵引力,v为汽车的瞬时速度。
4.学生进行测功率活动。
教师:如何才能知道在某种运动中自己做功的功率呢?请同学设计一个测量方案,并进行实际测量。
(激励积极思考、设计可行方案,动脑动手,体验科学探究实验方法和感受实验成果的喜悦。)
预测学生的实验方案可能有:(让学生结合自己的情况来进行设计实验)
方案1:学生快速跑上楼,来测量做功的最大功率;
方案2:估算学生自己平时上楼或爬山过程的功率;
方案3:设计沿某一竹杆或树杆上爬一定的高度,来测量做功功率;
方案4:利用跳绳运动,来测量做功功率;
方案5:测算自己举起杠铃时的最大功率(需要同学的帮忙);
方案5:……
(1)有关实验方案、原理、器材、数据的测定及同学协作等,都应放手让学生自行讨论、分工,这样才能培养学生的实验能力,提供学生合作交流的机会。
(2)方案选定后,要注意引导学生如何求功和功率,需要选择哪些实验器材,测量哪些物理量?测量是否存在误差问题,如何才能较准确地测量。
(3)根据学生设计的方案,组织学生进行实验。实验结果可让学生通过实物展台进行交流汇报,师生共同观看,最后还可以进行评选活动。
(4)通过亲身的实验活动,达到内化知识,提升能力,培养学生应用物理知识解决实际问题能力,同时也在实验过程中培养学生严谨的科学态度。
(在应用物理规律时,不仅要做巩固性练习,而且要结合实际问题情景,让学生在实施的过程中体验如何应用物理知识解决问题,特别是方案设计的讨论有助于促进学生各方面的发展,提高学生学习的兴趣,建议课后安排学生测功率。)40m/s的初速度沿着水平方向抛出一个重为10N的物体,不计空气阻力,取g=10m/s2,求(1)在抛出后3s内重力的功率。(2)在抛出后3s时重力的功率(设3s时未落地)。
例2、 一个质量为m的物体,从高度为h,长度为L的光滑斜面顶端由静止开始下滑,求物体到达斜面底端时重力做功的功率?
点评:本题主要考查对瞬时功率的计算,要求同学们对三角关系理解通彻,并且灵活运用公式
版权所有:中华资源库高中物理功率教案 一、教学目标1.理解功率的概念:2.知道功率是表示做功快慢的物理量。3.知道功率的定义和定义式P=W/t;知道在国际单位制中,功率的单位是瓦特(W)。4.知道公式P=Fv的物理意义。5.掌握功率的计算:6.能够用公式P=W/t解答有关的问题。7.
高中&功率&教案
一、教学目标1.理解功率的概念:2.知道功率是表示做功快慢的物理量。3.知道功率的定义和定义式P=W/t;知道在国际单位制中,功率的单位是瓦特(W)。4.知道公式P=Fv的物理意义。5.掌握功率的计算:6.能够用公式P=W/t解答有关的问题。7.能够用公式P=Fv解答有关的问题。二、重点、难点分析1.功率的概念、功率的物理意义是本节的重点内容,如果学生能懂得做功快慢表示的是能量转化的快慢,自然能感悟出功率实际上是描述能量转化快慢的物理量。2.瞬时功率的概念学生较难理解,这是难点。学生往往认为,在某瞬时物体没有位移就没有做功问题,更谈不上功率了。如果学生没有认识到功率是描述能量转化快慢的物理量,这个难点就不易突破,因此,在前面讲清楚功率的物理意义很有必要,它是理解瞬时功率概念和物理意义的基础。三、 教学过程教学过程设计1.功率初中同学们学习过功率的有关知识,都知道功率是用来描述力做功快慢的物理量。我们一起讨论一些问题。力F1对甲物体做功为W1,所用时间为t1;力F2对乙物体做功为W2,所用时间为t2,在下列条件下,哪个力做功快?A.W1=W2,t1>t2;B.W1=W2,t1<t2;C.W1>W2,t1=t2;D.W1<W2,t1=t2。上述条件下,哪个力做功快的问题学生都能作出判断,其实都是根据W/t这一比值进行分析判断的。让学生把这个意思说出来,然后总结并板书如下:功率是描述做功快慢的物理量。功和完成这些功所用的时间之比,叫做功率。如果用W表示功,t表示完成这些功所用的时间,p表示功率
明确告诉学生上式即为功率的定义式,然后说明P的单位,W用J、t用s作单位,P的单位为J/s,称为瓦特,符号为W。最后分析并说明功率是标量。接下来着重说明,功率的大小与单位时间内力所做的功为等值。至此,再将功的定义式与速度v的定义式作类比,使学生理解,虽然研究的是不同性质的问题,但是研究方法是相同的(同时也为后面讲瞬时功率做了些准备)。然后提出问题,与学生一起讨论功率的物理意义。上一节我们讲了功的概念、功的公式之后,经过分析和讨论,对功的物理意义已有所了解。谁能复述一下?在学生说出做功过程是能量转化过程之后,立即启发:那么做功快慢恰能表明能量转化的快慢吗?因此,应该将功率理解为是描述做功过程中能量转化快慢的物理量,并将这一认识进行板书。2.平均功率与瞬时功率举例一个质量是1.0kg的物体,从地面上方20m高处开始做自由落体运动,第1s时间内下落的位移是多少?(与学生一块算出是5m,g取10m/s2)这1s内重力对物体做多少功?(与学生一起算出W1=50J)第2s时间内物体下落的位移是多少?(15m)这1s内重力对物体做多少功?(W2=150J)前1s和后1s重力对物体做功的功率各是多大?(P1=50W,P2=150W)这2s时间内重力对物体做功的功率是多大?(P=100W)指出即使是同一个力对物体做功,在不同时间内做功的功率也可能是有变化的。因而,用P=W/t求得的功率只能反映t时间内做功的快慢,只具有平均的意义。板书如下:(1)平均功率p=w/t 为平均功率的定义式(2)瞬时功率为了比较细致地表示出每时每刻的做功快慢,引入了瞬时功率的概念,即瞬时功率是表示某个瞬时做功快慢的物理量。提出瞬时功率如何计算的问题后,作如下推导:一段较短时间内的平均功率可以写成如下公式(P=&DW/&Dt),而&DP=F&v此为瞬时功率计算公式讨论:①如果作用于物体上的力F为恒力,且物体以速度v匀速运动,则力对物体做功的功率保持不变。此情况下,任意一段时间内的平均功率与任一瞬时的瞬时功率都是相同的。②很多动力机器通常有一个额定功率,且通常使其在额定功率状态工作(如汽车),根据P=Fv可知:当路面阻力较小时,牵引力F也小,v可以大,即汽车可以跑得快些;当路面阻力较大,或爬坡时,需要比较大的牵引力,v必须小。这就是爬坡时汽车换低速挡的道理。③如果动力机器原来在远小于额定功率的条件下工作,例如汽车刚刚起动后的一段时间内,速度逐渐增大过程中,牵引力仍可增大,即F和v可以同时增大,但是这一情况应以二者乘积等于额定功率为限度,即当Fv=P额。以后,这种情况不可能实现。应用公式P=Fv计算m=1kg的物体做自由落体运动中下落1s末和2s末的瞬时功率。由v1=10m/s按公式求得P1=100J;由v2=20m/s按公式求得P2=200J。根据上述结果启发学生思考瞬时功率的物理意义。最后指出,此题中是重力对物体做功,使重力势能逐渐向动能转化。随着时间的延续,重力势能向动能转化加快。3.例题讲解例1.如图1所示,位于水平面上的物体A的质量m=5kg,在F=10N的水平拉力作用下从静止开始向右运动,位移为s=36m时撤去拉力F。求:在下述两种条件下,力F对物体做功的平均功率各是多大?(取g=10m/s2) (1)设水平面光滑;(2)设物体与水平面间的动摩擦因数&=0.15。解答过程可分为三个阶段:①让学生计算力F在36m位移中所做的功,强调功只由F和s这两个要素决定,与其它因素无关,因而两种情况下力F做的功相同,均为W=360J。②由同学计算这两次做功所用 分别求出t1=6s,t2=12s。③用功率的定义式即平均功率的计算公式求得P1=60W,P2=30W。如果有的同学用公式vt2=2&s分别求出每次的末速度,再用公式 例2.如图2所示,位于水平面上的物体A,在斜向上的恒定拉力作用下,正以v=2m/s的速度向右做匀速直线运动。已知F的大小为100N,方向与速度v的夹角为37&,求:(1)拉力F对物体做功的功率是多大?(2)物体向右运动10s的过程中,拉力F对它做多少功?(sin37&=0.6,cos37&=0.8)通过此例题的解答,让学生掌握功率的计算公式P=Fvcos&,并提醒学生,不要认为F与v总是在同一直线上;并且知道,在功率已知的条件下,可以用W=P&t计算一段时间内力所做的功。第(1)问的结果为P=160W;第(2)问的结果为W=1600J。例3.课本p.113上的例题,先让学生自己看。让学生注意船速增大的物理过程分析,然后结合图3再做讲解。指明船在额定功率条件下行驶,牵引力F与速度v的乘积为一定值,在图中为双曲线,设阻力f正比v,则这两条线的交点P的横坐标值即为最大速度vm。 四、课堂小结1.我们讲了功率概念之后,得到了两个公式,定义式P=W/t和瞬时功率的公式P=F&v。2.公式P=W/t中的t趋近于零时,P即为瞬时功率。不过此公式主要用来计算平均功率。公式P=Fv中,当v为瞬时速度时,P即为瞬应的时间段。3.将功率理解为表示能量转化快慢的物理量具有普遍意义。如一台电动机的额定功率是10kW,表明它每秒钟可以将10kJ的电能转化为机械能,不管它是否工作。因而机器的功率实际上可以表示它进行能量转化的能力大小。4.力可以做负功,自然也有负功率。学生不问到时可以不讲。课本上也没讲。重要的不是功率的正负问题,而是要结合实际问题说清楚能量转化的方向和快慢。例如,一物体沿粗糙水平面向前滑动,根据P=f&v可知其机械能向内能转化,转化的快慢与速度v成正比,这就表达清楚了,没有强调负功率的必要。
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