魯科版必修二13功率03-資料下載頁(yè)
2024-11-19 17:52本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】和能源”中所涉及到的內(nèi)容。內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)中這節(jié)有關(guān)的條目是：“理解功和功率，關(guān)心生活和。生產(chǎn)中常見(jiàn)機(jī)械功率的大小及其意義。用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題能力，樹(shù)立正確的價(jià)值觀。本節(jié)的教學(xué)重點(diǎn)是使學(xué)生確切地理解功率的。率一定時(shí)，牽引力和速度的關(guān)系；嘗試自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，測(cè)量人在某種運(yùn)動(dòng)中的功率。1．知道功率的物理意義、定義式、單位。釋現(xiàn)象和進(jìn)行計(jì)算。2．學(xué)會(huì)求解各種不同的功率。3．運(yùn)用功率的不同表達(dá)式分析和解決動(dòng)力機(jī)械的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。2．瞬時(shí)功率和平均功率的計(jì)算。（列舉生產(chǎn)、生活中發(fā)生的事例，使學(xué)生體會(huì)功率與生活、生產(chǎn)息息相關(guān)，無(wú)處不在，體的認(rèn)識(shí)，從而為建立正確的“功率”概念打下良好基礎(chǔ)。1．定義：功W與完成這些功所用時(shí)間t的比值叫做功率。比較不同傾角時(shí)的功率，應(yīng)注意粉筆開(kāi)始下滑處的高度應(yīng)相同。討論功率時(shí)須指明。析、做功分析，可利用功率的定義式，
【正文】 W 牽 1和 s1分別為勻加速直線運(yùn)動(dòng)階段牽引力做的功和位移）， 變加速直線運(yùn)動(dòng)階段牽引力所做的功 W 牽 2 =P 額 t2（ t2為變加速直線運(yùn)動(dòng)階段所經(jīng)歷的時(shí)間） ， W 牽 2－ fs2= 221mmv－ 2121 mmv （ s2為變加速直線運(yùn)動(dòng)階段的位移）。 這一過(guò)程中各量的變化，可用下列流程圖來(lái)表示。 汽車（或機(jī)車）在斜坡上 啟動(dòng) 和行駛過(guò)程 汽車在傾角為 θ 的斜坡上從靜止開(kāi)始啟動(dòng)時(shí)，無(wú)論以額定功率啟動(dòng)，還是以恒定牽引力啟動(dòng)，其啟動(dòng)過(guò)程和在平直路面上的情況相似，主要有以下幾點(diǎn)區(qū)別： （ 1）汽車在斜坡上啟動(dòng)時(shí)，汽車的牽引力 F、 阻力 f 和重力沿斜坡向下的分力 mgsinθ 三者始終滿足牛頓第二定律，上坡時(shí) F－ f－ mgsinθ =ma，下坡時(shí) F +mgsinθ － f =ma（若以額定功率啟動(dòng)，加速度 a時(shí)刻在變；若以恒定牽引力啟動(dòng)，加速度 a恒定）。 （ 2）汽車在斜坡上啟動(dòng)過(guò)程剛結(jié)束時(shí)，因?yàn)闋恳?、阻力和重力沿斜坡向下的分力三者平衡，上坡時(shí)有 F =f+mgsinθ ， P 額 =Fvm =（ f+mgsinθ ） vm，下坡時(shí)有 F =f－ mgsinθ ，P 額 =Fvm =（ f－ mgsinθ ） vm。 （ 3）從能的角度看，若以額定功率啟動(dòng)，上坡時(shí)牽引力做功有三個(gè)方 面的作用，一是克服阻力做功，二是增加汽車的重力勢(shì)能，三是增加汽車的動(dòng)能；下坡時(shí)牽引力、重力做正功有兩個(gè)方面的作用，即克服阻力做功和增加汽車的動(dòng)能。若以恒定牽引力啟動(dòng)，上坡時(shí)牽引力做功也有三個(gè)方面的作用，一是克服阻力做功，二是增加汽車的重力勢(shì)能，三是增加汽車的動(dòng)能；下坡時(shí)牽引力、重力做正功有兩個(gè)方面的作用，即克服阻力做功和增加汽車的動(dòng)能。 二、人消耗的功率 人要維持生命進(jìn)行活動(dòng)（包括體力的和腦力的活動(dòng)），就必須消耗能量做功，在不同情況下消耗的功率大小是不同的。 一個(gè)成年人在熟睡的時(shí)侯，消耗的功率大約是 80w， 這個(gè)功率用來(lái)維持其身體的代謝，因此把這個(gè)功率叫做基本代謝率。在進(jìn)行一般腦力勞動(dòng)時(shí)，例如學(xué)生在上課時(shí)，消耗的功率約為 150w，其中約 80 w為基本代謝率，約 40w消耗在腦的活動(dòng)中。在中等劇烈的運(yùn)動(dòng)中，a= mfF? F一定 P↑ =Fv↑ P隨 v增 大而增大 當(dāng) P=P 額 時(shí) ， a= mfF? ≠ 0 v繼續(xù)增大 F=P 額 /v↑ a= m fF ?? ↓ a=0 時(shí) ， v 達(dá)到最大 vmax，此后勻速運(yùn)動(dòng) 勻加速直線運(yùn)動(dòng) 變加速 （ a） 直線運(yùn)動(dòng) 勻速直線運(yùn)動(dòng) 轉(zhuǎn)折點(diǎn) 例如以 5m/s的速度騎自行車時(shí)，騎車人消耗的功率約為 500 w。在比較劇烈的運(yùn)動(dòng)中，例如打籃球時(shí)，人消耗的功率約為 700w。在更加劇烈的運(yùn)動(dòng)情況下，例如在百米賽跑中，一個(gè)優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員消耗的功率可超過(guò) 1000w。 人在一秒鐘內(nèi)能做多少功呢？研究表明，人在長(zhǎng)時(shí)間做功的情況下，即使消耗功率超過(guò)1000w，其中只有約 100w的功率可作為機(jī)械功輸送到體外。而馬可以在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)以 500w的功率做機(jī)械功，在短時(shí)間內(nèi)的機(jī)械功率可以達(dá)到 700～ 800w，可見(jiàn)，人輸出機(jī)械功的本領(lǐng)比起馬的本領(lǐng)小多了。 三、 瓦特其人其事 生平簡(jiǎn)介 瓦特 (James Watt,1736～ 1819年 )蘇格蘭發(fā)明家。1736年 1月 19日生于蘇格蘭格林諾克。童年時(shí)代的瓦特曾在文法學(xué)校念過(guò)書(shū)，然而沒(méi)有受過(guò)系統(tǒng)教育。瓦特在父親做工的工廠里學(xué)到許多機(jī)械制造知識(shí)，以后他到倫敦的一家鐘表店當(dāng)學(xué)徒。 1763年瓦特到格拉斯大學(xué)工作，修理教學(xué)儀器。在大學(xué)里他經(jīng)常和教授討論理論和技 術(shù)問(wèn)題。 1781年瓦特制造了從兩邊推動(dòng)活塞的雙動(dòng)蒸汽機(jī)。 1785年，他也因蒸汽機(jī)改進(jìn)的重大貢獻(xiàn)，被選為皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。 1819年 8月 25日瓦特在靠近伯明翰的希斯菲德逝世。 科學(xué)成就 1763年，瓦特修理格拉斯哥大學(xué)的一臺(tái)紐可門泵，得以仔細(xì)研究了結(jié)構(gòu)和工作原理，找到了熱量損失消耗大量燃料的癥結(jié)所在，他終于想出了加一個(gè)與汽缸分離的冷凝器，汽缸外裝上絕熱套子，使它一直保持高溫，新的蒸汽機(jī)的效率大大提高。瓦特并不滿足于已經(jīng)取得的成就， 1781年他又制造了從汽缸兩邊推動(dòng)活塞的雙動(dòng)作蒸汽機(jī)，并采用曲柄機(jī)構(gòu)，使往復(fù)的直線運(yùn) 動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。瓦特還設(shè)計(jì)了離心節(jié)速器，利用反饋原理控制蒸汽機(jī)的轉(zhuǎn)速。經(jīng)過(guò)一系列的改革，蒸汽機(jī)迅速被各工業(yè)部門采用，為產(chǎn)業(yè)革命鋪平了道路。蒸汽機(jī)車加快了 19世紀(jì)的運(yùn)輸速度。蒸汽機(jī)→蒸汽輪機(jī)→發(fā)電機(jī)，蒸汽為第二次工業(yè)革命即電力發(fā)展鋪平了道路。 趣聞?shì)W事 童年時(shí)代的瓦特和茶壺的故事 一天晚上，瓦特和一個(gè)小女孩在家里喝茶。瓦特不停地?cái)[弄茶壺蓋，一會(huì)兒打開(kāi)，一會(huì)兒蓋上，當(dāng)他把茶壺嘴堵住時(shí)，蒸汽頂開(kāi)了茶蓋。在旁的外祖母對(duì)瓦特的這種無(wú)聊動(dòng)作極為不滿，加以訓(xùn)斥。瓦特并不介意，他一心想著蒸汽的力量，從此萌發(fā)制造蒸汽機(jī)的念 頭。 蒸汽機(jī)與產(chǎn)業(yè)革命 羅爾特所著《詹姆斯瓦特》中，曾寫(xiě)道：瓦特蒸汽機(jī)巨大的、不知疲倦的威力使生產(chǎn)方法以過(guò)去所不能想象的規(guī)模走上了機(jī)械化道路。
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