第2节功率第十一章功和机械能
问题:挖一样的土、对土做一样多的功,用挖土机挖和一个人用铁铲挖所用的时间是完全不一样的。类似的,要把几百块砖从地面送到房顶,工人搬运可能需要几小时,如果用起重机搬运,几分钟就可以完成。可见,做功除了有多少不同之外,还有快慢的区别,那么在物理学中,怎样描述做功的快慢?
运动快慢用单位时间内通过的路程进行比较(即路程与时间之比——速度)回顾类比:比较物体运动快慢的方法类似地,做功快慢也是用单位时间内做功多少来进行比较。
要比较不同物体做功的快慢,必须同时考虑两个因素:①物体做功的多少②物体做功所用的时间单位时间内所做功的多少即做功与时间的比值表示做功的快慢——功率。如果两物体做功多少、所用时间都不相同,就可以根据“做功多少与所用时间之比”来判断物体做功的快慢。(比值定义法)
定义:功与做功所需时间之比叫做功率。(物理意义:表示做功的快慢。)换算关系:1kW=103W1MW=103kW1W=103mWP=Wt单位:功率的单位由功和时间的单位组合而成——焦耳每秒(J/s),它的专门名称叫瓦特(W)。常用单位还有:千瓦(kW)、兆瓦(MW)、毫瓦(mW)等。符号物理量单位P功率瓦特(W)W功焦耳(J)t时间秒(s)
“蒸汽机之父”——瓦特花了10年时间,改良制造出第一台有实用价值的蒸汽机,在工业上得到广泛应用,由此把英国带入工业革命,使人类进入“蒸汽时代”,开辟了人类利用能源的新时代。无论是冶金、矿山、纺织还是交通运输,都开始使用蒸汽机来替代人和牲畜,为了纪念瓦特这位伟大的发明家,人们把常用的功率单位定为瓦特,简称瓦。(也适用于电器功率)詹姆斯·瓦特功率的单位——瓦特
易错注意:功率只反映做功的快慢,不能表示做功的多少,功率大的机械做功快,但做功不一定多。▲变形式:定义:功与做功所需时间之比叫做功率。P=Wt做功多少=功率×时间做功所用时间=做功多少÷功率
表示_______________________。小明每秒可对车子做功80J功率的含义:表示物体单位时间内做功的多少。如:小明推车做功的功率为80W,机器的铭牌上标有一些数据,功率是其中的一项。型号:5C11流量:52m3/h吸程:10m功率:1.2kW抽水机功率1.2kW表示什么物理意义?表示该抽水机在1s内做功1200J。
不同物体做功的功率相差很大。生活中常见的功率大小:人步行或慢跑功率约几十瓦人骑自行车的功率约70-100W百米飞人的功率可达1kW轿车的功率约可达200kW内燃机车的功率约为9600kW
远洋货轮的功率达一万千瓦以上我国长征五号运载火箭发动机的功率超过一百万千瓦
例题:大石头的质量为6t,起重机在15s内将大石头沿竖直方向匀速提升1m,起重机提升大石头的功率是多少?g取10N/kg。解:因为匀速提升,大石头所受的拉力与所受的重力相等,即F=G=mg=6×103kg×10N/kg=6×104N石头在拉力方向上移动的距离s=1m所以拉力做的功:W=Fs=6×104N×1m=6×104J起重机提升大石头的功率是
▲功率计算的另一推导式F表示物体受的力,v表示物体的运动速度。即功率的大小等于作用在物体上的力与物体速度的乘积。WNm/s关联思考:汽车上坡时,司机为什么要换低挡减小速度才能爬坡?汽车发动机的功率一般是不变的,由P=Fv可知牵引力F和运动速度v成反比。爬坡时要增大车辆的牵引力F,因此需要减少车辆的速度v,即换挡减速,以获得更大的牵引力F。
由P=W/t可知,要测量功率,必须测量所做功多少W和所用时间t。而人爬楼是克服自身重力做功,即W=Fs=Gh,因此需要测量:人的质量m、楼层高度h和上楼所用时间t。功率的实际测量与计算(1)用体重计测出自己的质量m,求出自己的重力G(G=mg)。(2)用皮尺测出所登楼层的高度h。(3)用秒表测出自己上楼所用的时间t。(4)由公式P==求出人上楼的功率P。Wtmght拓展补充:如测量人上楼的功率大小:
课堂小结:功率功率功与做功所需时间之比叫做功率物理意义表示物体做功快慢的物理量功率的表达式P=WtP=Fv定义式:推导式:功率的实际测量与计算
2.某智能机器设备,能轻松地将50kg的物体匀速举高1m,用时2s,此过程中对物体做功为_____J,功率为_____W。(g取10N/kg)课作:5001.某塔吊在竖直方向匀速提升货物,已知钢丝绳对货物的拉力为1×104N