(二)進(jìn)行新課
1.力對(duì)物體做功快慢的比較。
分析以下事例,歸納出做功快慢的比較方法:
繁忙的建筑工地上幾臺(tái)起重機(jī)正在快碌。我們來比較一下它們做功的快慢。
起重機(jī)編號(hào) |
被吊物體重量 |
運(yùn)動(dòng)情況 |
所有時(shí)間 |
做功 |
A |
2×103N |
4m/s勻速上升 |
4s |
3.2×104J |
B |
4×103N |
3m/s勻速上升 |
4s |
4.8×104J |
C |
1.6×103N |
2m/s勻速上升 |
1s |
3.2×104J |
比較A和B:它們做功時(shí)間相等,B做功比A快。
比較A和C:它們做功相等,tc<tA,C做功比較快。
比較B和C:它們做功不等,所用時(shí)間也不等,如何比較它們做功的快慢呢?
(引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)運(yùn)動(dòng)快慢的描述和速度變化快慢的描述等知識(shí),給出描述做功快慢的物理量----功率)
運(yùn)動(dòng)的快慢用 表示;速度變化快慢用表示,我們把描述力做功快慢的物理量定義為功率,這是物理學(xué)中的一個(gè)重要概念。
2.功率的概念
(1)定義:功跟完成這些功所用時(shí)間的比值叫做功率。
定義式:P=W/t
(2)單位:國際單位為瓦(W),技術(shù)上常用“千瓦”(KW)作功率單位。
1W=1J/S,1KW=1000W。
(3)功率的物理意義:功率是描述力對(duì)物體做功快慢的物理量
功率大的做功快。不論在什么條件下,只要明確了功W和所用時(shí)間t,就可求出相應(yīng)的功率。以上幾個(gè)功率就是鋼繩拉力對(duì)重物做功的功率,A起重機(jī)的功率PA=8KW,B起重機(jī)的功率PB=12KW,C起重機(jī)的功率PC=32KW。C做功最快,A做功最慢。
(4)功率是標(biāo)量。
由于功有正負(fù),相應(yīng)的功率也有正負(fù)。功率的正負(fù)不表示大小,只表示做功的性質(zhì),即動(dòng)力的功率為正,阻力的功率為負(fù),計(jì)算時(shí)不帶符號(hào),只計(jì)絕對(duì)值。
根據(jù)W=FScosα和v=S/ t,可得P=Fvcosα。若F、S同向,可簡化為P=Fv。
(5)功率的另一表達(dá)式:P=Fvcosα。
F:對(duì)物體做功的力。v:物體運(yùn)動(dòng)的速度。α:F與v的夾角。
3.平均功率和瞬時(shí)功率
(1)平均功率:描述力在一段時(shí)間內(nèi)做功的快慢,用P=W/t 計(jì)算,若用P=Fvcosα,V為t時(shí)間內(nèi)的平均速度。
平均功率是針對(duì)一段時(shí)間或一個(gè)過程而言的,因此在計(jì)算平均功率時(shí)一定要弄清是哪段時(shí)間或哪一個(gè)過程的平均功率。
(2)瞬時(shí)功率:描述力在某一時(shí)刻做功的快慢,只能用P=Fvcosα,V為某時(shí)刻的瞬時(shí)速度。
瞬時(shí)功率是針對(duì)某一時(shí)刻或某一位置而言的,因此在計(jì)算瞬時(shí)功率時(shí)一定要弄清是哪個(gè)時(shí)刻或哪一個(gè)位置的瞬時(shí)功率。
[例題1]已知質(zhì)量為m的物體從高處自由下落,經(jīng)時(shí)間t,在t時(shí)間內(nèi)重力對(duì)物體做功的平均功率為 ;在t時(shí)刻重力對(duì)物體做功的瞬時(shí)功率為 。
解析:在t時(shí)間內(nèi),物體下落的高度h=,重力對(duì)物體所做的總功W=,所以在t時(shí)間內(nèi)重力對(duì)物體做功的平均功率為;在t時(shí)刻重力對(duì)物體做功的瞬時(shí)功率為.
(3)對(duì)公式P=Fv的討論。
①當(dāng)功率P一定時(shí),。即做功的力越大,其速度就越小。
當(dāng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)功率一定時(shí),要增大牽引力,就要減小速度。所以汽車上坡時(shí),司機(jī)用換擋的辦法減小速度來得到較大的牽引力。
②當(dāng)速度v一定時(shí),。即做功的力越大,它的功率也越大。
汽車從平路到上坡,若要保持速度不變,必須加大油門,增大發(fā)動(dòng)機(jī)功率來得到較大的牽引力。
③當(dāng)力F一定時(shí),。即速度越大,功率越大。
起重機(jī)吊同一物體以不同速度勻速上升,輸出功率不等,速度越大,起重機(jī)輸出功率越大。
[例題2]飛機(jī)、輪船運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力并不恒定,當(dāng)速度很大時(shí),阻力和速度的平方成正比,這時(shí)要把飛機(jī)、輪船的最大速度增大到原來的2倍,發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率要增大到原來的:
A.2倍; B.4倍; C.6倍; D.8倍.
解析:飛機(jī)、輪船達(dá)到最大速度時(shí)牽引力F與阻力f相等,即F=f,而f=KV2,所以發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率P=FV=KV3,要把飛機(jī)、輪船的最大速度增大到原來的2倍,發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率要增大到原來的8倍.
4.額定功率和實(shí)際功率
額定功率指機(jī)器正常工作時(shí)的最大輸出功率,也就是機(jī)器銘牌上的標(biāo)稱值。實(shí)際功率是指機(jī)器工作中實(shí)際輸出的功率。機(jī)器不一定都在額定功率下工作。實(shí)際功率總是小于或等于額定功率。
(一)引入新課
上節(jié)課學(xué)習(xí)了功的概念及其計(jì)算,F(xiàn)在我們研究下面兩個(gè)問題。
①質(zhì)量為2kg的物體在4N的水平拉力F1作用下沿F1的方向以2 m/s的速度勻速前進(jìn)16m.在此過程中,有幾個(gè)力對(duì)物體做功,各做功多少?此過程用多長時(shí)間?
②質(zhì)量為2kg的物體靜止在光滑水平面上,在F2=4N的水平拉力作用下前進(jìn)16 m。在此過程中,有幾個(gè)力對(duì)物體做功?各做功多少?此過程用多長時(shí)間?
(學(xué)生自己解答,教師小結(jié)。)
①中拉力做功:W11=F1S=64J;阻力做功:W12=-fS=-64J;時(shí)間:t1=s/V=8s.
②中拉力做功:W2=F2S=64J;時(shí)間t2=.
可見,力對(duì)物體做功多少,只由F、S及它們間夾角決定,與物體是否還受其它力、物體是勻速運(yùn)動(dòng)還是變速運(yùn)動(dòng)無關(guān)。再比較一下,F1、F2做功一樣多,但所用時(shí)間不同。說明力對(duì)物體做功還有一個(gè)快慢問題。本節(jié)課學(xué)習(xí)做功快慢的描述問題。
板書課題:第二節(jié) 功率
重物、小車
講授、討論、練習(xí)。
3.機(jī)車起動(dòng)問題是本節(jié)課對(duì)學(xué)生的一個(gè)能力培養(yǎng)點(diǎn)。
2.瞬時(shí)功率和平均功率計(jì)算是本節(jié)的難點(diǎn)。
1.理解功率的概念是本節(jié)的重點(diǎn)。
3.正確理解公式P=FVcosα的意義,知道什么是瞬時(shí)功率,什么是平均功率,并能用來解釋現(xiàn)象和進(jìn)行計(jì)算。
2.理解功率的概念,能運(yùn)用功率的公式P=W /t 進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。
1.知道功率是表示做功快慢的物理量。
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