功率

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为了描述物体做功的快慢,我们引入一个物理量——功率。


功率:功与完成这些功所用时间的比值叫做功率,(功率等于单位时间内物体所做的功)。

(1)功率用P表示,单位为瓦特,简称瓦,符号是W。

(2)物理意义:表示力做功快慢的物理量。

(3)功率计算公式(定义式):P=W/t,1W=1J/s。

(4)P=W/t一般用于计算力在时间t内做功的平均功率

(5)额定功率:允许输出的最大功率;实际功率:实际输出的功率。

功率与速度

(1)一个力对物体做功的功率,等于这个力与受力物体在这个力方向上运动速度的乘积。

(2)功率与速度关系表达式:P=FVcosθ,其中θ表示力F与速度V之间的夹角。

(3)P=FVcosθ为计算功率的瞬时表达式。

(4)计算力瞬时功率时,要注意F乘以的速度V是和力共线的速度,如果物体的速度和力不共线,就要把速度分解成垂直力方向和与力共线的方向。

机车两种启动方式

1、以恒定功率启动

由瞬时功率公式P=FV和牛顿第二定律F-f=ma,可得:

过程分析:由公式可知,在机车以恒定功率启动的过程,速度在增大,导致牵引力(P/V)在减小,直到牵引力等于阻力f,速度达到最大,在这个过程中机车做加速度减小的加速运动,然后由于牵引力等于阻力f,机车的加速度为为零,所以以后机车做匀速直线运动,整个过程的v—t图像如下。

(机车以恒定功率启动图像)

(机车以恒定功率启动时运动过程分析图,当牵引力等于阻力时速度最大)

2、以恒定加速度启动

由瞬时功率公式P=FV和牛顿第二定律F-f=ma,可得:

过程分析:有公式可知,在开始阶段机车在做匀加速运动,速度在增加,要保持合力(P/V-f)不变,机车输出功率P必须增加,但机车有一个最大输出功率,所以在机车从开始到达到额定功率这段时间内,机车在做匀加速直线运动,当机车功率达到额定功率后,就不能再增加,但此时机车的牵引力(P/v)要比阻力大,所以机车还是做加速运动,速度增加导致机车牵引力减小,直到牵引力等于阻力,在这个过程中机车做加速度减小的加速运动,当牵引力等于阻力以后,机车加速度为零,以后机车就一直做匀速运动,整个过程的v—t图像如下。

(机车以恒定加速度启动图像)

(机车以恒定就速度启动时运动过程分析图,当牵引力等于阻力时速度最大)

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