第三节 功率
思考与讨论
起重机甲在30s内把1吨的货物匀速提高了10m。另一台起重机乙在 30s 内把1吨的货物匀速提高了5m。
1、这两个起重机对货物做功的有什么关系？
甲大于乙
2、这两个起重机哪一个做功的快？
甲比乙快
3、你是怎么比较它们做功快慢的？
时间相同，做的功越多，做功越快
思考与讨论
1、这两个起重机对货物做的功有什么关系？
相同
2、这两个起重机哪一个做功的快？
乙比甲快
3、你又是怎么比较它们做功快慢的？
做功相同，时间越短，做功越快
两球同时从不同高度作自由落体运动，如图所示，若m1=0.5kg，m2=2kg，h1=20m，h2=5m，则重力对两球做的功分别为多少?(g=10m/s2)
如何来比较做功的快慢?
思考与讨论
1、物理意义：是表示力对物体做功快慢的物理量。
3、公式：
比值定义法
4、功率是标量。功率表示做功过程中能量转化的快慢。
5、功率的单位：
瓦特（W）常用单位： kW
一、功率的概念
2、定义：功W跟完成这些功所用时间t的比值
想一想：
人力直接做功能否像起重机做功那样快？
汽车做功能否像飞机做功那样快？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？
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？
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。
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，时间只是十几秒，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5Km的长跑运动中，运动员不可能长时间超负荷运动。
这种现象说明了什么呢？
二、额定功率和实际功率
1、额定功率：是指机器在额定转速下可以长时间工作的最大输出功率，也就是机器铭牌上的标称值。
2、实际功率：是指机器在工作中实际输出的功率。
3、机器不一定在额定功率下工作，机器正常工作时实际功率总是小于或等于额定功率，机器只能在短暂时间内实际功率略大于额定功率，但不允许长时间超过额定功率。
例题：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， (g取10m/s2)
①第1s内下落的位移是多少？
②这1s内重力对物体做多少功？
③第2s内物体下落的位移是多少？
④这1s内重力对物体做多少功？
⑤前1s和后1s重力对物体做功的功率各是多大？

⑥这2s时间内重力对物体做功的功率是多大？
h1=5m
w1=50J
h2=15m
w2=150J
P1=50W P2=150W
P3=100W
反思：通过以上的计算，说明了什么问题？
说明：即使是同一个力做功，做功的功率也可能是变化的，在一段时间内力对物体做功的功率，实际上是这段时间内力对物体做功的平均功率。
平均功率：描述一段时间内做功的平均快慢
瞬时功率：表示在某一时刻做功的快慢
当 t 很短很短时，此式表示瞬时功率
当 t 表示一段时间时，此式表示平均功率
三、平均功率和瞬时功率
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？
观察与思考
反思：这说明了什么问题？
一个物体在水平恒力F的作用下，以速度v匀速直线运动了一段时间t，试求这段时间t内恒力F做功的功率。
拓展：若物体在水平恒力F作用下作变速运动了一段时间t，则恒力F在时间t内做功的功率又如何呢？若力F与水平成θ角呢？
W＝Fscosα
P＝Fvcosα
P＝vFcosα
P＝Fvcosα
四、功率与速度的关系
功率与速度的关系
P＝F v cosα
若v表示瞬时速度，则P 表示瞬时功率
若 v表示平均速度，则P 表示平均功率
对于公式 P = F v
1、当P 一定时，F 和 v 有什么关系？
2、当F 一定时，P 和 v 有什么关系？
3、当v 一定时，F 和 P 有什么关系？
当F与v同方向时（α＝0），P＝Fv
反比
正比
正比
解：
例题
由P =Fv 得
匀速行使时, 汽车的牵引力F =F阻= 1800N
某型号汽车发动机的额定功率为60kW,在水平路面上行使时受到的阻力是1800N,求发动机在额定功率下汽车匀速行使的速度.在同样的阻力下,如果匀速行使速度只有54km/h,发动机输出的实际功率是多少?
v’=54km/h=15m/s
以较低的速度行使时,
实际功率P’ =Fv’ =1800×15W=27kW
注意：汽车的功率就是汽车牵引力的功率
2、定义式：
小结
1、物理意义：表示做功快慢的物理量
3、计算式：P = F v cosα
该式一般用于求平均功率
4、单位：在国际单位制中 瓦特 W
该式用于求瞬时功率、平均功率
练习题
1、关于功率，下列说法中正确的是（ 　）
A、功率是说明做功多少的物理量
B、功率是说明力做功快慢的物理量
C、做功时间越长，功率一定小
D、力做功越多，功率一定大
B
2、关于功率以下说法中正确的是（　　　）
A、据 P=W/t可知，机器做功越多，其功率就越大
B、据 P=Fv可知，汽车牵引力一定与速度成反比
C、据 P=W/t可知，只要知道时间t内机器所做的功， 就可以求得这段时间内任一时刻机器做功的功率
D、根据 P=Fv可知，发动机功率一定时，交通工具的牵引力与运动速度成反比。
D
例题
3、某人用同一水平恒力F先后两次拉同一物体，第一次使此物体沿光滑水平面前进s距离，第二次使此物体沿粗糙水平也前进s距离，若先后两次拉力做的功为W1和W2，拉力做功的功率是P1和P2，则( )
A. W1=W2，P1=P2
B. W1=W2，P1＞P2
C. W1＞W2，P1＞P2
D. W1＞W2，P1=P2
B
4、从空中以40m/s的初速度平抛一重为10N的物体物体在空中运动3s落地，不计空气阻力，取g=10m/s2，则物体落地时，重力的瞬时功率为( )
A. 400W B. 300W
C. 500W D. 700W
B
例题：
要点：必须弄清是何种类型的功率，并能正确选择公式
5、质量ｍ＝3 kg的物体，在水平力F＝6 Ｎ的作用下，在光滑的水平面上从静止开始运动，运动时间ｔ＝3 s，求：
（1）力F在ｔ＝3 s内对物体所做的功。
（2）力F在ｔ＝3 s内对物体所做功的平均功率。
（3）在3 s末力F对物体做功的瞬时功率。
类型1：机车以恒定功率 P 启动
专题：机车启动问题
P＝F v
发动机的实际功率
发动机的牵引力
机车的瞬时速度
当F=F阻时，
a＝0 ，v达到最大
保持
vm
匀速
v
↑
→
↓
↑
→
→
↓
↓
加速度逐渐减小的变加速直线运动
匀速直线运动
机车以恒定功率启动的v－ t 图
专题：机车启动问题
先做加速度逐渐减小的变加速直线运动，最终以速度 做匀速直线运动。
类型2：机车以恒定加速度 a 启动
当F= F阻时，
a＝0 ，v达到最大
保持
vm
匀速
↑
→
↓
↓
→
→
→
→
P＝F v
↑
↑
→
当P= P额时，保持P额继续加速
机车以恒定加速度启动的v－ t 图
先做匀加速直线运动，再做加速度逐渐减小的变加速直线运动，最终以速度 做匀速直线运动。