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μ=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的时间.用牛顿第二定律求出:
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=2αs分别求出每次的末速度,再用公式:
求出每次的平均速度 和 ,最后用 求得最后结果也可以,并指出这是解决问题的一另一思路。
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=Fvcosα,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.139上的例题,注意区分几个概念.
(三)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即为瞬时功率;当v用平均速度 时,也可计算平均功率.当然要注意 所对应的时间段.
说明: