高一物理简谐运动的教案示例1[优秀范文五篇]

第一篇：高一物理简谐运动的教案示例1

简谐运动的教案示例（之一）

一、教学目标

1．在物理知识方面要求：（1）了解什么是机械振动；（2）掌握简谐运动回复力的特征；

（3）掌握在一次全振动过程中回复力、加速度、速度随偏离平衡位置的位移变化的规律（定性）。

2．通过观察演示实验，概括出机械振动的特征，培养学生的观察、概括能力；通过相关物理量变化规律的学习，培养分析、推理能力。

3．渗透物理学方法的教育，运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，抽象出物理模型——弹簧振子，研究弹簧振子在理想条件下的振动。

二、重点、难点分析

1．重点是使学生掌握简谐运动的回复力特征及相关物理量的变化规律。回复力的特征是形成加速度、速度、位移等物理量周期性变化的原因。

2．偏离平衡位置的位移与运动学中的位移概念容易混淆，这是难点。在一次全振动中速度的变化（大小、方向）较复杂，比较困难。

三、教具

1．演示机械振动

钢板尺、铁架台、单摆、竖直弹簧振子、皮筋球。气垫弹簧振子、微型气源。

2．分析相关物理量的变化

计算机、软盘、彩电（29吋，代彩显），投影幻灯、投影片、彩笔。

四、主要教学过程

（一）引入新课

我们学习机械运动的规律是从简单到复杂：匀速运动、匀变速直线运动、平抛运动、匀速圆周运动，今天学习一种更复杂的运动——简谐运动。

（二）教学过程设计 1．机械振动

振动是自然界中普遍存在的一种运动形式，请同学举例说明什么样的运动是振动？ 说明微风中树枝的颤动、心脏的跳动、钟摆的摆动、声带的振动„„这些物体的运动都是振动。

演示几个振动的实验，要求同学边看边想：物体振动时有什么特征？（1）一端固定的钢板尺（2）单摆

（3）弹簧振子

（4）穿在橡皮绳上的塑料球

提出问题：这些物体的运动各不相同：运动轨迹是直线的、曲线的；运动方向水平的、竖直的；物体各部分运动情况相同的、不同的„„它们的运动有什么共同特征？

在同学回答的基础上归纳出：物体振动时有一中心位置，物体（或物体的一部分）在中心位置两侧做往复运动，振动是机械振动的简称。

明确：物体（或物体的一部分）在某一中心位置两侧所做的往复运动，叫做机械振动。

2．简谐运动

指出简谐运动是一种最简单、最基本的振动，我们以弹簧振子为例学习简谐运动。（1）弹簧振子

演示气垫弹簧振子的振动。通过同学的观察、分析、讨论得到： ①滑块的运动是平动，可以看作质点。

②弹簧的质量远远小于滑块的质量，可以忽略不计。

明确：一个轻质弹簧联接一个质点，弹簧的另一端固定，就构成了一个弹簧振子。③没有气垫时，阻力太大，振子不振动；有了气垫时，阻力很小，振子振动。说明我们研究在没有阻力的理想条件下弹簧振子的运动。（2）弹簧振子为什么会振动？

提出问题：当把振子从它静止的位置O拉开一小段距离到B再放开后，它为什么会在B—O—C之间振动呢？

要求同学运用学过的力学知识认真分析、思考。

引导同学分析振子受力及从B→O→C→O→B的运动情况，突出弹力的方向及在O点振子由于惯性继续运动。

归纳得到：物体做机械振动时，一定受到指向中心位置的力，这个力的作用总能使物体回到中心位置，这个力叫回复力。回复力是根据力的效果命名的，对于弹簧振子，它是弹力。说明回复力可以是弹力，或其它的力，或几个力的合力，或某个力的分力。在O点，回复力是零，叫振动的平衡位置。（3）简谐运动的特征

说明弹簧振子在振动过程中，回复力的大小和方向与振子偏离平衡位置的位移有直接关系。在研究机械振动时，我们把偏离平衡位置的位移简称为位移。演示：计算机模拟弹簧振子的振动

引导同学分析、讨论：

振子从B运动到E时，位移大小为|OE|，方向向右； 振子从C运动到D时，位移大小为|OD|，方向向左； 振子运动到O时，位移为零； 位移可以用振子坐标x来表示。

提出问题：弹簧振子振动时，回复力与位移是什么关系？

归纳同学的回答得到：根据胡克定律，弹簧振子的回复力与位移成正比，与位移方向相反。

明确：物体在跟位移大小成正比，并且总指向平衡位置的力作用下的振动，叫做简谐运动。

写出F=-kx 说明式中F为回复力；x为偏离平衡位置的位移；k是常数，对于弹簧振子，k是劲度系数，对于其他物体的简谐运动，k是别的常数；负号表示回复力与位移的方向总相反。弹簧振子的振动只是简谐运动的一种。

3．在一次全振动中，相关物理量的变化规律

演示：计算机模拟弹簧振子的振动。（与前面相似，加x、v、a、F的显示）

让同学观察当振子从B→O→C→O→B时，就完成了一次全振动，以后振子会重复上述过程。（1）位移的变化 演示：x的变化。（2）回复力的变化

提出问题：当位移x变化时，回复力F如何变化？

在同学回答的基础上明确：根据简谐运动的特征，F与x成正比变化，且方向相反。演示：F的变化。（3）加速度的变化

提出问题：当回复力F变化时，加速度a如何变化？

在同学回答的基础上明确：根据牛顿第二定律，a与F成正比，且方向相同。演示：a的变化。（4）速度的变化

引导同学分析讨论：B→O振子怎样运动？

明确：是加速度变小的加速运动，速度v变大，O速度最大。再分析讨论：O→C振子做什么运动？

明确：是加速度变大的减速运动，速度v变小，C速度为零。演示：v的变化。

发给同学表格，并将表格用投影幻灯投影在幕上。

符号约定：增大↑ 减小↓最大M 零0 向左←向右→

要求同学填写指定表格，讨论1～2名同学的所填内容是否正确。

（三）课堂小结

1．机械振动是一种很普遍的运动形式，大至地壳的振动，小至分子、原子的振动。振动的特征是在中心位置两侧往复运动。

2．为了研究简谐运动，我们运用了物理学中的理想化方法：从最简单、最基本的情况入手，抓住影响运动的主要因素，去掉次要的、非本质因素的干扰，建立了理想化的物理模型——弹簧振子，并且研究了弹簧振子在无阻力的理想条件下的运动问题，理想化是研究物理问题常用的方法之一。

3．简谐运动是一种简单的、基本的振动，许多物体的微小振动都可以看作是简谐运动，复杂的振动可以看作简谐运动的叠加，它的特征是：回复力与偏离平衡位置的位移成正比。

4．简谐运动是一种变加速运动。

五、说明

1．简谐运动中振子的“位移”x实质是位置矢量，与运动学中讲的位移矢量不同，中学没有严格区分这两个矢量，我们通俗地把x说成是相对于平衡位置的位移。

2．弹簧振子振动形成的原因，一是回复力的特点（总指向平衡位置），二是振子的惯性，这是分析问题的关键。

3．振动物体过平衡位置对回复力是零，合力不一定是零，所以，我们给机械振动下定义时用的是中心位置，较为准确。教材用平衡位置，我们也用平衡位置而不严格区分。

第二篇：高一物理功率教案1

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功率

（一）引入课题

首先以提问方式复习上一节所学习的主要内容，重点是功的概念和功的物理意义．

然后提出力对物体做功的实际问题中，有做功快慢之分，物理学中又是如何来描述的？这节课我们就来研究这个问题．

（二）教学过程

1、功率

初中同学们学习过功率的有关知识，都知道功率是用来描述力做功快慢的物理量．我们一起讨论一些问题．

力F1对甲物体做功为W1，所用时间为t1；力F2对乙物体做功为W2，所用时间为t2，在下列条件下，哪个力做功快？

A．W1＝W2，t1＞t2； B．W1＝W2，t1＜t2；

C．W1＞W2，t1＝t2； D．W1＜W2，t1＝t2．

上述条件下，哪个力做功快的问题学生都能作出判断，其实都是根据W/t这一比值进行分析判断的．让学生把这个意思说出来，然后总结并板书如下： 功率是描述做功快慢的物理量．

功和完成这些功所用的时间之比，叫做功率．如果用W表示功，t表示完成这些功所用的时间，P表示功率，则：

P=W/t

明确告诉学生上式即为功率的定义式，然后说明P的单位，W用J、t用s作单位，P的单位为J/s，称为瓦特，符号为W．最后分析并说明功率是标量．

接下来着重说明，功率的大小与单位时间内力所做的功为等值．

至此，再将功的定义式与速度v的定义式作类比，使学生理解，虽然研究的是不同性质的问题，但是研究方法是相同的(同时也为后面讲瞬时功率做了些准备)．然后提出问题，与学生一起讨论功率的物理意义．

上一节我们讲了功的概念、功的公式之后，经过分析和讨论，对功的物理意义已有所了解．谁能复述一下？

在学生说出做功过程是能量转化过程之后，立即启发：那么做功快慢恰能表明能量转化的快慢吗？因此，应该将功率理解为是描述做功过程中能量转化快慢的物理量，并将这一认识进行板书．

2、平均功率与瞬时功率

举例：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，第1s时间内下落的位移是多少？(与学生一块算出是5m，g取10m/s2)这1s内重力对物体做多少功？(与学生一起算出W1＝50J)第2s时间内物体下落的位移是多少？(15m)这1s内重力对物体做多少功？(W2＝150J)前1s和后1s重力对物体做功的功率各是多大？(P1＝50W，P2＝150W)这2s时间内重力对物体做功的功率是多大？(P＝100W)

指出即使是同一个力对物体做功，在不同时间内做功的功率也可能是有变化的．因而，用P＝W/t求得的功率只能反映t时间内做功的快慢，只具有平均的意义．板书如下：(1)平均功率：

P=W/t(2)瞬时功率

为了比较细致地表示出每时每刻的做功快慢，引入了瞬时功率的概念，即瞬时功率是表示某个瞬时做功快慢的物理量．

提出瞬时功率如何计算的问题后，作如下推导：

一段较短时间内的平均功率可以写成如下公式：

P＝W/t=W = F·s/ t，而s/t=v

所以：P= F·v

当t值足够小时，v就表示某一时刻的瞬时速度，所以这时P就表示该时刻的瞬时功率．

因此 P＝F·v 就是瞬时功率计算公式

讨论：

①如果作用于物体上的力F为恒力，且物体以速度v匀速运动，则力对物体做功的功率保持不变．此3eud教育网 http://www.3edu.net 教学资源集散地。可能是最大的免费教育资源网！3eud教育网 http://www.3edu.net 百万教学资源，完全免费，无须注册，天天更新！

情况下，任意一段时间内的平均功率与任一瞬时的瞬时功率都是相同的．

②很多动力机器通常有一个额定功率，且通常使其在额定功率状态工作(如汽车)，根据P＝Fv可知：

当路面阻力较小时，牵引力F也小，v可以大，即汽车可以跑得快些；

当路面阻力较大，或爬坡时，需要比较大的牵引力，v必须小．这就是爬坡时汽车换低速挡的道理．

③如果动力机器原来在远小于额定功率的条件下工作，例如汽车刚刚起动后的一段时间内，速度逐渐增大过程中，牵引力仍可增大，即F和v可以同时增大，但是这一情况应以二者乘积等于额定功率为限度，即当Fv=P额．以后，这种情况不可能实现．

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：

和，最后用 求得最后结果也可以，并指出这是 求出每次的平均速度 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：

1、将功率理解为表示能量转化快慢的物理量具有普遍意义．如一台电动机的额定功率是10kW，表明它每秒钟可以将10kJ的电能转化为机械能，不管它是否工作．因而机器的功率实际上可以表示它进行能量转化的能力大小．

2、力可以做负功，自然也有负功率．学生不问到时可以不讲．课本上也没讲．重要的不是功率的3eud教育网 http://www.3edu.net 教学资源集散地。可能是最大的免费教育资源网！3eud教育网 http://www.3edu.net 百万教学资源，完全免费，无须注册，天天更新！

正负问题，而是要结合实际问题说清楚能量转化的方向和快慢．例如，一物体沿粗糙水平面向前滑动，根据P＝f·v可知其机械能向内能转化，转化的快慢与速度v成正比，这就表达清楚了，没有强调负功率的必要

扩展资料 额定功率与实际功率

额定功率是发动机正常工作时的最大功率，通常都在铭牌上标明，机器工作时，必须受额定功率的限制，这是基本原则，发动机实际的输出功率（即实际功率），可以小于额定功率，在某些情况下，实际功率也可以略大于额定功率，但不允许长时间超过额定功率．

关于汽车启动的运动过程分析

1、下面我们来讨论汽车起动的模型：（1）以恒定功率起动，其运动过程是：

2、以恒定加速度起动，其运动过程是：

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机车启动的两种过程

1、以恒定的功率起动：

机车以恒定的功率起动后，若运动过程中所受阻力f不变，由于牵引力，随v增大，F减小．根据牛顿第二定律，是做加速度减小的加速运动．直至，当速度v增大时，加速度a减小，其运动情况

时，a减小至零，此后速度不再增大，速度达到最大值而做匀速运动，做匀速直线运动的速度是，下面是这个动态过程的简单方框图

这一过程的v-t关系如图所示．

2、车以恒定的加速度a起动．

由 知，当加速度a不变时，发动机牵引力F恒定，再由 知，F一定，发动机实际输出功率P随v的增大而增大，但当P增大到额定功率以后不再增大，此后，发动机保持额定3eud教育网 http://www.3edu.net 教学资源集散地。可能是最大的免费教育资源网！3eud教育网 http://www.3edu.net 百万教学资源，完全免费，无须注册，天天更新！

功率不变，v继续增大，牵引力F减小，直至 后匀速运动．

在P增至

时，车速达到最大值，此之前，车匀加速运动，其持续时间为

（这个 必定小于，它是车的功率增至

之时的瞬时速度）．计算时，先算出F；，再求出

在P增至 图，最后根据 求t．

．下面是这个动态过程的简单方框之后，为加速度减小的加速运动．直至达到

这一过程的v-t关系如图所示。

习题精选

（一）1.质量为ｍ的物体自高处自由落下，时间ｔ内重力的平均功率为_____，t秒末重力的瞬时功率为_____.2.设飞机飞行时所受的阻力与其速度的平方成正比.如果飞机以速度ｖ匀速飞行时其发动机的功率为P，则飞机以2ｖ的速度匀速飞行时其发动机的功率为_____.3.起重机的钢绳吊着物体由静止开始竖直向上运动，先以加速度a（a＜ｇ）加速运动再匀速运动，最后减速运动到静止，则关于各段运动中绳的拉力的平均功率，下列说法中正确的是

A.第一段平均功率最大 B.第二段平均功率最大

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C.第三段平均功率最小 D.第一段平均功率最小

4.跳绳是一种健身运动，设某运动员的质量是50 kg，他1分钟跳180次，假定在每次跳跃中，脚与地面的接触时间占跳跃一次所需时间的，则该运动员跳绳时克服重力做功的平均功率是多少瓦?(ｇ取10 ｍ/s2)

5.站在自动扶梯上的乘客，如果他自己也沿着扶梯匀速上行.那么在运送乘客到达同样高度时，自动扶梯的发动机所消耗的功和功率的情况是

A.功增加，功率不变 B.功减少，功率不变

C.功不变，功率增加 D.功不变，功率减少

E.功和功率都不变 F.功和功率都减少

6.在20 ｍ高处以大小相等的初速度ｖ０＝20 ｍ/s将三个质量均为0.1 kg的小球a、b、c分别竖直上抛、平抛和自由落下，从抛出到落地的全过程中，求重力对三球做的功和平均功率(不计空气阻力，ｇ＝10 ｍ/s2) 参考答案：

1.2.8P

3.BC4.75 W５.B６.20 J、20 J、20 J10（（二）)W，10 W，10 W

1．如图所示，在竖直向上加速运动的电梯中有一个斜面，斜面上有一个木块与斜面一起随电梯向上加速运动，木块相对斜面静止．试分析木块受到力做功情况．

2．有一物体受一水平力作用，第一次在光滑的水平面上前进了 位移，第二次在粗糙的水平面上前进了 位移，试比较两次F做功情况．

3．斜面体A放在光滑的水平面上，滑块B沿斜面加速下滑，如图所示，试分析 滑块B所受各力在滑块B下滑过程中的做功情况．

4．质量为m的木块，在水平恒力F作用下从静止开始沿光滑的水平面运动 时间，则在 s末的功率为，在整个 时间内F做功的平均功率为 ．

5．汽车发动机的额定功率为60，汽车的质量为，它与地面的动磨擦因数为 则：

（l）汽车保持额定功率起动后能达到的最大速度是多少？

（2）汽车从静止开始以）

6．如图所示，质量为 的物体从光滑的斜面顶端自由下滑，斜面高为，长为，求在从顶端滑至底端的过程中，受到的力所做功及它们的冲量．

7．一光滑小球沿半圆形圆槽从槽口由静止沿槽滚至槽底所用时间为t，速度为，则此过程中（）．

（A）槽对小球的支持力冲量为零（B）槽对小球的支持力做功为零

3eud教育网 http://www.3edu.net 教学资源集散地。可能是最大的免费教育资源网！的加速度匀加速起动，这一过程能维持多长时间？（g取 3eud教育网 http://www.3edu.net 百万教学资源，完全免费，无须注册，天天更新！

（C）槽对小球的冲量为m

（D）小球所受合外力冲量为m

8．在水平的船板上有一人拉着固定在岸边树上的绳子，用力使船向前移动（如图），关于什么力对船做功的下列说法中正确的是（）

A．绳的拉力做了功

B．人对绳的拉力做了功

C．树对绳子的拉力做了功

D．人对船的静摩擦做了功

9．一质量为 的木块静止在光滑的水平面上，从

开始，将一个大小为 F的水平恒力作用在该木块上，在（）

时刻F的功率是

A． B． C． D．

10．汽车额定功率为 定功率，汽车行驶中受到的阻力 随速度的增大而增大，假如汽车始终都在额下工作，那么汽车所能达到的最大速度是多少（如图所示）

【参考答案】

1．解答分析木块受力情况．因为木块加速向上运动，所以其受力图如图，重力G与位移方向相反，重力做负功；支持力N与位移方向的夹角为锐角，支持力做正功；静摩擦力f与位移方向的夹角也为锐角，则静摩擦力做正功．

2．因为，F，一定，故两次力F做功相同．

为B 3．提示 画出A、B的始末位置，分析两物的位移，注意B的对地位移 相对A的位移 位移 与A相对地的位移 的合成（如图），找出各力与B的对地的夹角即可判断各力的做功情况．

来求： 4．解答 时间末的功率为瞬时功率，用

．

时间内平均功率用 来求：

．

时，汽车的速度最大，此时：

，5．解答（1）汽车以额定功率起动，当

所以最大速度

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（2）汽车以匀加速直线运动起动，汽车在匀加速运动过程中的最大速度

根据牛顿第二定律

②

①

由① ②得：

匀加速直线运动过程维持的时间

6．解答 受到竖直向下的重力

．

和垂直于斜面斜向上的弹力N，如图所示，先求斜面下滑的时间：

，，重力所做的功： ．

．

重力的冲量：

方向竖直向下．

弹力所做的功： ．，弹力的冲量：

冲量方向沿垂直斜面方向向上．

7．解答 正确答案为（B）、（D）．

8．解析 绳的拉力、人对绳的拉力和树对绳子的拉力并没有作用于船，没有对船做功．只有人对船的静摩擦力作用于船，且船发生了位移，故对船做了功，且做正功．设想一下若船板光滑，人与船之间无摩擦力，则人拉绳时，人前进了，船则在原处不动，没有力对船做功．

9．解析 此题不少同学选C，原因是将

时刻的功率错误的理解为T这段时间内的平均功率，从而用 求得C答案．因此出现了错误．T时刻的功率为瞬时功率，只能用 求解．

因为物体加速度，T时刻速度

所以，故选项B正确．

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10．解 开始起动时．车速较小，由 汽车所受的合外力

得，F牵引力很大，由于

小所以阻力

也小，比较大，汽车的加速度较大；随着汽车速度的增大，阻力也在多大，牵引力在减小，但只要 那么汽车所受的合外力就不为零，汽车就有加速度，汽车的速度就变大，所以汽车做的是加速度逐渐减小的变加速运动，当速度增大到某一个值时，牵引力F减小到某一个值，阻力增大到某一个值，这时如果 加速度

，速度，那么，加速度为零，则牵引力，阻力，都是确定的值，不再发生变化，这时速度的值为最大值，用公式表示为：

在通常计算中，一般假设阻力恒定不变，那么上述结论对这种情况一样成立．

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第三篇：高一物理功率教案1

高一物理功率教案1

功率

（一）引入课题

首先以提问方式复习上一节所学习的主要内容，重点是功的概念和功的物理意义．

然后提出力对物体做功的实际问题中，有做功快慢之分，物理学中又是如何来描述的？这节课我们就来研究这个问题．

（二）教学过程

1、功率

初中同学们学习过功率的有关知识，都知道功率是用来描述力做功快慢的物理量．我们一起讨论一些问题．

力F1对甲物体做功为W1，所用时间为t1；力F2对乙物体做功为W2，所用时间为t2，在下列条件下，哪个力做功快？

A．W1＝W2，t1＞t2； B．W1＝W2，t1＜t2； C．W1＞W2，t1＝t2； D．W1＜W2，t1＝t2．

上述条件下，哪个力做功快的问题学生都能作出判断，其实都是根据W/t这一比值进行分析判断的．让学生把这个意思说出来，然后总结并板书如下： 功率是描述做功快慢的物理量．

功和完成这些功所用的时间之比，叫做功率．如果用W表示功，t表示完成这些功所用的时间，P表示功率，则： P=W/t 明确告诉学生上式即为功率的定义式，然后说明P的单位，W用J、t用s作单位，P的单位为J/s，称为瓦特，符号为W．最后分析并说明功率是标量．

接下来着重说明，功率的大小与单位时间内力所做的功为等值．

至此，再将功的定义式与速度v的定义式作类比，使学生理解，虽然研究的是不同性质的问题，但是研究方法是相同的(同时也为后面讲瞬时功率做了些准备)．然后提出问题，与学生一起讨论功率的物理意义．

上一节我们讲了功的概念、功的公式之后，经过分析和讨论，对功的物理意义已有所了解．谁能复述一下？ 在学生说出做功过程是能量转化过程之后，立即启发：那么做功快慢恰能表明能量转化的快慢吗？因此，应该将功率理解为是描述做功过程中能量转化快慢的物理量，并将这一认识进行板书．

2、平均功率与瞬时功率

举例：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，第1s时间内下落的位移是多少？(与学生一块算出是5m，g取10m/s2)这1s内重力对物体做多少功？(与学生一起算出W1＝50J)第2s时间内物体下落的位移是多少？(15m)这1s内重力对物体做多少功？(W2＝150J)前1s和后1s重力对物体做功的功率各是多大？(P1＝50W，P2＝150W)这2s时间内重力对物体做功的功率是多大？(P＝100W)指出即使是同一个力对物体做功，在不同时间内做功的功率也可能是有变化的．因而，用P＝W/t求得的功率只能反映t时间内做功的快慢，只具有平均的意义．板书如下：(1)平均功率： P=W/t(2)瞬时功率

为了比较细致地表示出每时每刻的做功快慢，引入了瞬时功率的概念，即瞬时功率是表示某个瞬时做功快慢的物理量．

提出瞬时功率如何计算的问题后，作如下推导： 一段较短时间内的平均功率可以写成如下公式： P＝W/t=W = F·s/ t，而s/t=v 所以：P= F·v 当t值足够小时，v就表示某一时刻的瞬时速度，所以这时P就表示该时刻的瞬时功率． 因此 P＝F·v 就是瞬时功率计算公式 讨论：

①如果作用于物体上的力F为恒力，且物体以速度v匀速运动，则力对物体做功的功率保持不变．此

情况下，任意一段时间内的平均功率与任一瞬时的瞬时功率都是相同的． ②很多动力机器通常有一个额定功率，且通常使其在额定功率状态工作(如汽车)，根据P＝Fv可知： 当路面阻力较小时，牵引力F也小，v可以大，即汽车可以跑得快些；

当路面阻力较大，或爬坡时，需要比较大的牵引力，v必须小．这就是爬坡时汽车换低速挡的道理． ③如果动力机器原来在远小于额定功率的条件下工作，例如汽车刚刚起动后的一段时间内，速度逐渐增大过程中，牵引力仍可增大，即F和v可以同时增大，但是这一情况应以二者乘积等于额定功率为限度，即当Fv=P额．以后，这种情况不可能实现．

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：

和

，最后用

求得最后结果也可以，并指出这是 求出每次的平均速度

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：

1、将功率理解为表示能量转化快慢的物理量具有普遍意义．如一台电动机的额定功率是10kW，表明它每秒钟可以将10kJ的电能转化为机械能，不管它是否工作．因而机器的功率实际上可以表示它进行能量转化的能力大小．

2、力可以做负功，自然也有负功率．学生不问到时可以不讲．课本上也没讲．重要的不是功率的

正负问题，而是要结合实际问题说清楚能量转化的方向和快慢．例如，一物体沿粗糙水平面向前滑动，根据P＝f·v可知其机械能向内能转化，转化的快慢与速度v成正比，这就表达清楚了，没有强调负功率的必要

扩展资料 额定功率与实际功率

额定功率是发动机正常工作时的最大功率，通常都在铭牌上标明，机器工作时，必须受额定功率的限制，这是基本原则，发动机实际的输出功率（即实际功率），可以小于额定功率，在某些情况下，实际功率也可以略大于额定功率，但不允许长时间超过额定功率．

关于汽车启动的运动过程分析

1、下面我们来讨论汽车起动的模型：（1）以恒定功率起动，其运动过程是：

2、以恒定加速度起动，其运动过程是：

机车启动的两种过程

、以恒定的功率起动：

机车以恒定的功率起动后，若运动过程中所受阻力f不变，由于牵引力，随v增大，F 减小．根据牛顿第二定律，是做加速度减小的加速运动．直至

，当速度

v增大时，加速度a减小，其运动情况

时，a减小至零，此后速度不再增大，速度达到最大值而做

匀速运动，做匀速直线运动的速度是，下面是这个动态过程的简单方框图

这一过程的v-t关系如图所示．

2、车以恒定的加速度a起动． 由 知，当加速度a不变时，发动机牵引力F恒定，再由 知，F一定，发动机实际输出功率P随v的增大而增大，但当P增大到额定功率以后不再增大，此后，发动机保持额定

功率不变，v继续增大，牵引力

在

P增至

时，F减小，直至 后匀速运动．，车速达到最大值

，此

之前，车匀加速运动，其持续时间为

（这个

必定小于

，它是车的功率增至

之时的瞬时速度）．计算时，先算出F ；

，再求出

在P增至 图，最后根据 求

t．

．下面是这个动态过程的简单方框

之后，为加速度减小的加速运动．直至达到

这一过程的v-t关系如图所示。

习题精选

（一）1.质量为ｍ的物体自高处自由落下，时间ｔ内重力的平均功率为_____，t秒末重力的瞬时功率为_____.2.设飞机飞行时所受的阻力与其速度的平方成正比.如果飞机以速度ｖ匀速飞行时其发动机的功率为P，则飞机以2ｖ的速度匀速飞行时其发动机的功率为_____.3.起重机的钢绳吊着物体由静止开始竖直向上运动，先以加速度a（a＜ｇ）加速运动再匀速运动，最后减速运动到静止，则关于各段运动中绳的拉力的平均功率，下列说法中正确的是 A.第一段平均功率最大 B.第二段平均功率最大

荐初二物理《浮力》教学案例(5000荐荐初初二中物物理

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案教

学

案物

态例

变

字)

化

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第四篇：高一物理牛顿第二定律教案1

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第三章第三节 牛顿第二定律

教学目的

掌握牛顿第二定律相关知识；

了解控制变量法，培养学生动手实验能力和分析概括知识的能力。教学用具

牛顿第二定律验证器、砝码、多媒体课件 重点难点

重点：牛顿第二定律的知识及其应用；难点：实验演示的操作。教学过程

一、复习引入：

1、我们讲了牛顿第一定律，它的内容是什么呢？

多媒体课件演示：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。也就是说，没有外力作用时，物体保持原来的状态，静止的保持静止、运动的保持匀速运动。那如果有外力作用呢？

（引导回答）有外力作用----状态改变----速度改变----有加速度产生。

在上节课中我们还讲了：质量是物体惯性大小的量度，质量越大的，状态越难改变。这就涉及到三个物理量：力、加速度和质量，三者之间到底有何关系呢？我们这节课就来研究它。

二、进行新课

1、实验介绍

实验是我们掌握物理知识的一个重要途径，今天就利用实验来帮助我们解决这个问题。F、m、a三者都是变量，在研究此类问题时，我们先使其中一个量保持不变，来研究另外两个量的关系，这就是控制变量法。

（1）原理：F可以用弹簧秤测量，m可以用天平测量，那加速度呢？ a=(S2-S1)/T2 测量加速度的方法： a=(Vt-V0)/t2 S= V0t+at2/2------------S= at2/2------------a=2S/t2（2）设计

在光滑的导轨上放一量小车，一端系有细绳，绕过定滑轮后吊着砝码，砝码质量远小于小车质量。

受到恒力作用的小车做匀速直线运动，有S= V0t+at2/2----S= at2/2------a=2S/t2，为了便于比较，我们取两个小车做双轨实验。当时间t相同时，有a1/a2=S1/S2。（3）实验操作（1）

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平衡摩擦力；将两辆质量相同的小车放在导轨上；系上细绳，跨过定滑轮挂上质量不同的砝码；利用控制杆控制两辆小车同时运动；记录数据。（4）实验操作（2）

将两辆质量不同的小车放在导轨上；系上细绳，跨过定滑轮挂上质量相同的砝码。利用控制杆控制两辆小车同时运动；记录数据。

2、实验结论

m一定时，F与a成正比；F一定时，m与a成反比。

3、牛顿第二定律

内容：物体的加速度与力成正比，与质量成反比。公式：F=Kma；注：取国际单位时，K等于1。

平衡摩擦力分析（导出）牛顿第二定律更一般的表述：物体的加速度与合外力成正比，与质量成反比，加速度的方向与外力的方向相同。

三、本节小结

四、例题示范和课堂练习（学生讨论，老师引导）（1）下列说法中正确的是：

（A）物体的加速度与质量成反比，与合外力成正比。（B）物体的加速度方向与合外力保持一致。（C）在公式F=Kma中，K始终等于1。（D）将轨道稍稍倾斜是为了平衡摩擦力。

（2）一列火车由静止开始驶离车站已知其质量是100T,为了产生2m/S2的加速度，车头的牵引力应为多大？

（3）一个物体,质量是2Kg，受到互成120度角的两个力F1和F2的作用，两个力的大小都为10N，这个物体产生的加速度是多大？

（4）一个质量m=2kg的物体,在一个恒力的作用下从静止开始向右匀加速运动。已知恒力F=6牛，12、问这个物体2秒末的速度及位移各是多少？

四、课后作业（略）

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第五篇：简谐运动教案

人类生活在运动的世界里,振动就是其中一种较为常见的形式,如图所示的钟表利用了钟摆的振动来进行计时,蹦极运动的运动员利用弹性绳沿竖直方向上下运动,琴弦的振动让人们欣赏到优美的音乐,地震可能会给人类带来巨大的灾难„„振动现象比比

皆是,与我们的生活密切相关。因此,认识并理解振动,掌握物体振动的规律很有必要。

振动的物体千姿百态,各物体的振动情况也不尽相同,不可能对所有物体的振动规律全部描述一遍,但我们仍用研究问题的基本方法来研究振动——将复杂的振动看成几个简单振动的合振动。在本章中,我们着重分析两种最简单的振动模型,学习如何描述振动,掌握两种简单振动模型所具有的性质。

课时11.1 简 谐 运 动

1.知道什么是弹簧振子,领会弹簧振子是理想化模型。

2.通过观察和分析,理解简谐运动的位移—时间图象是一条正弦曲线。

3.经历对简谐运动的运动学特征的探究过程,加深领悟用图象描绘运动的方法。

重点难点:理解简谐运动的概念,理解简谐运动位移—时间图象的意义。

教学建议:对于本节课的教学,首先通过学生身边和生活中实际的例子引出振动的概念;而后按从简单到复杂、从特殊到一般的思路,从运动学的角度认识弹簧振子,通过演示实验得出弹簧振子的振动图象;再通过数据分析揭示出弹簧振子的位移—时间图象是正弦曲线,然后从其运动学特征给出简谐运动的定义,并进一步引导学生认识简谐运动是一种较前面所学的直线运动、曲线运动更复杂的机械运动;最后回归生活和应用举例,使学生知道机械振动是一种普遍的运动形式。

导入新课:随着社会经济的发展,我国高层建筑与超高层建筑越来越多。高层建筑受地面震动和风力的影响较大,其力学稳定性很重要。建筑受到风荷载的作用,高度增加,横向振幅增大。例如,100层建筑横向振幅达1 m左右。从本节开始,我们要学习物体振动所遵循的规律。

1.弹簧振子

(1)平衡位置:做往复运动的物体原来①静止时的位置叫作平衡位置。

(2)机械振动:物体(或者物体的一部分)在②平衡位置附近所做的③往复运动,叫作机械振动,简称④振动。

(3)弹簧振子:把一个有孔的小球装在弹簧的一端,弹簧的另一端固定,小球穿在⑤光滑的杆上,能够自由滑动,两者之间的⑥摩擦可以忽略,弹簧的⑦质量与小球相比也可以忽略。把小球拉离平衡位置后放开,小球便做机械振动,这样的系统称为弹簧振子。

2.弹簧振子的位移—时间图象

用横坐标表示振子运动的⑧时间,纵坐标表示振子运动的⑨位移,然后用频闪照相法可以得到振子在⑩平衡位置附近往复运动的位移—时间图象。

3.简谐运动及其图象

(1)简谐运动:如果质点的位移与时间的关系遵从 正弦函数的规律,即它的振动图象是一条 正弦曲线,这样的振动叫作简谐运动。

(2)简谐运动是最简单、最基本的振动,弹簧振子的振动就是 简谐运动。

1.弹簧振子作为物理模型忽略了哪些因素?

解答:弹簧振子是一个不考虑摩擦阻力,不考虑弹簧的质量,不考虑振子的大小和形状的理想化的物理模型。

2.振动图象是一种怎样的图象?

解答:振动图象表示振子的位移随时间变化的规律,即位移—时间图象,也叫振动曲线。

3.简谐运动的振动图象具有什么特点?

解答:理论和实验证明,所有简谐运动的振动图象都是正弦或余弦曲线。

主题1:机械振动的特征

问题:(1)机械振动的轨迹一定是直线吗?若不是,请讨论后举例说明。

(2)做机械振动的物体,其空间位置随时间的推移有何规律?

(3)做机械振动的物体离开平衡位置后受力有何特点?力的作用效果是什么?

解答:(1)不一定;光滑小球在一个碗的底部的往复运动属于机械振动,但轨迹是曲线。

(2)空间位置随时间的推移具有往复性的变化规律。

(3)受到一个指向平衡位置的力;力的作用效果是使物体回到平衡位置。

知识链接:振动的物体可能做直线运动,也可能做曲线运动。

主题2:简谐运动中的位移

情景:

图示为放在光滑水平面上在a、b间运动的弹簧振子。

问题:(1)小球从o运动到b的过程中和从b运动到o的过程中途经c时,其相对平衡位置的位移

(填“相同”或“不相同”),所受合外力

(填“相同”或“不相同”)。

(2)若c点和d点关于位置o对称,则小球在c点和d点的位移有什么关系?与小球的速度方向有关吗?

解答:(1)相同 相同

(2)位移大小相等,方向相反;与小球速度无关。

知识链接:简谐运动中的位移更像是某时刻振子的位置,是指相对平衡位置的位移,与振子的速度方向无关。

主题3:简谐运动中的速度

情景:如图所示的弹簧振子,小球在水平方向做简谐运动,o点为小球的平衡位置,a、b为其左右两端的最大位移位置。

问题:(1)小球由o点向a点和由o点向b点运动的过程中,小球的速度如何变化?

(2)同理分析小球由a点到o点和由b点到o点运动的过程中速度的变化情况,总结出简谐运动中小球速度的变化特点。

解答:(1)小球由o点向a点和由o点向b点运动的过程中,小球的速度均逐渐变小。

(2)小球由a点到o点和由b点到o点运动的过程中,速度均逐渐变大;在简谐运动中,小球离开平衡位置的过程速度变小,靠近平衡位置的过程速度变大。

知识链接:做简谐运动的物体,在平衡位置处速度最大,最大位移处速度为零。

主题4:振动图象

情景:在运动学中,我们曾用x-t图象直观地描述了物体运动的位移和时间的关系。做简谐振动的小球离开平衡位置的位移在不断变化,那么我们也可以用x-t图象来描述做简谐振动的物体离开平衡位置的位移和时间的关系。

问题:(1)观察图甲,并认真分析。在绘制弹簧振子的x-t图象的过程中采用了何种物理方法?为什么要让纸条匀速运动?请说明绘制出的图象的物理意义。

甲

乙

(2)图乙为某弹簧振子的位移图象,若此图象为正弦曲线,则弹簧振子的振动周期为多少?振动过程中振子离开平衡位置的最大位移为多少?根据数学知识写出此正弦函数的方程式。

解答:(1)描迹法;让纸条匀速运动是为了把振子经历的时间均匀地展开;绘制出的图象表示振子在各个时刻离开平衡位置的位移。

(2)2π s;10 cm;y=10sin t(cm)。

知识链接:通过振动图象可以知道振子离开平衡位置的最大距离和振动周期,还可以根据图象走势判断振子某时刻的速度方向。

1.(考查简谐运动中各物理量的变化规律)一弹簧振子在水平面内做简谐运动,当振子每次经过非平衡位置的同一位置时,不一定相同的物理量是()。

a.速度

b.合力

c.位移

d.加速度

【解析】只要振子离开平衡位置,其位移一定由平衡位置指向振子所在的位置;所受弹簧的弹力(即合力)一定指向平衡位置,加速度也指向平衡位置,而且同一位置大小一定;速度大小虽然一定,但方向可能指向平衡位置,也可能背离平衡位置,所以方向不一定相同。b、c、d错,a选项正确。

【答案】a

【点评】做简谐运动的物体经过同一位置时,可能正远离平衡位置,也可能正靠近平衡位置,速度方向不同,但位移、合力、加速度的方向都相同。

2.(考查简谐运动的位移)如图所示,o点是弹簧振子的平衡位置,当振子由a向o运动时,下列说法中正确的是()。

a.振子的位移在减小

b.振子的运动方向向左

c.振子的位移方向向左

d.振子的位移大小在增大

【解析】由于振子在o点的右侧由a向o运动,所以振子的位移方向向右,且大小在不断减小,故正确答案为a、b。

【答案】ab

【点评】对于简谐运动,位移的参考点均是平衡位置。

3.(考查从图象读取信息的能力)在弹簧振子的小球上安置一记录用的铅笔p,在下面放一条白纸带,当小球振动时沿垂直于振动方向匀速拉动纸带,铅笔p就在纸带上画出一条振动曲线。若振动曲线如图所示,假设向右为正方向,则下列说法正确的是()。

a.振子偏离平衡位置的最大距离为10 cm

b.1 s末到2 s末振子速度方向为负

c.2.5 s末和3.5 s末振子的位移相同,运动方向也相同

d.振子在4.5 s时所受的合力为正

【解析】由图象可知,a对;1 s末到2 s末振子的位移越来越小,且正向平衡位置运动,速度为负,b对;2.5 s末和3.5 s末振子的位移相同,但速度方向相反,c错;由图象可知,振子在4.5 s时所受合力方向指向平衡位置,为负,d错。

【答案】ab

【点评】要注意根据位移的变化趋势判断速度方向。

4.(考查由图象确定加速度的方向)在水平方向上做简谐运动的质点其振动图象如图所示,假设向右为正方向,则物体正在向右加速的时间是()。

a.0~1 s b.1 s~2 s

c.2 s~3 s d.3 s~4 s

【解析】物体向右加速说明物体正在从负向最大位移处向平衡位置运动,根据图象可以判断在3 s~4 s内物体向右做加速运动,d正确。

【答案】d

【点评】要注意向右运动与向右加速运动的时间段不同。

拓展一:简谐运动的平衡位置、位移变化规律和速度变化规律

1.如图所示,在一个竖直悬挂的轻弹簧下方挂一个小球做成一个弹簧振子,在o处弹簧处于自然状态,悬挂小球后小球可静止于o'处。将小球拉到b处后放手,小球即可在a、b之间往复运动,若小球从b处返回到平衡位置的过程中途径c处,则下列说法中正确的是()。

a.o为平衡位置

b.小球从b处返回到平衡位置的过程中经c处时速度方向向上

c.小球从b处返回到平衡位置的过程中经c处时所受合力方向向上

d.小球从b处返回到平衡位置的过程中经c处时离开平衡位置的位移方向向上

【分析】确定平衡位置是解答本题的关键。注意平衡位置是振动前小球静止的位置,也就是合力为零的位置。在简谐运动问题中,质点的位移都是相对于平衡位置而言的。

【解析】小球在平衡位置时所受合力为0,o'为平衡位置,a选项错误;小球从b处返回到平衡位置的过程中向o'运动,速度方向向上,b正确;小球在c处时所受弹簧的弹力向上,且大于重力,合力方向向上,c对;小球在c处时离开平衡位置的位移为o'c,方向向下,d选项错误。

【答案】bc

【点拨】平衡位置一定是振子沿运动方向所受合力为零的位置;位移一定要抓住“离开平衡位置的位移”这个要点;运动方向即为速度方向。

拓展二:简谐运动图象的有关问题

2.某质点做简谐运动,其位移随时间变化的图象如图所示,则质点()。

a.第1 s末与第3 s末的位移相同

b.第1 s末与第3 s末的速度相同

c.4 s末至8 s末路程为10 cm

d.3 s末至5 s末速度方向不变

【分析】从振动图象可以看出各时刻位移的大小、正负以及变化情况。判断位移是否相同时一定要看其大小、方向是否都相同;简谐运动的速度具有对称性,位移大小相同的位置速度大小也相等,但速度方向要根据位移的变化来判断。

【解析】由图象可以看出,t=1 s和t=3 s两时刻位移相同,a选项正确;第1 s末和第3 s末的速度方向不同,b选项错误;仍由图象可知,4 s末至8 s末质点路程为s=2×5 cm=10 cm,c选项正确;3 s末至5 s末速度方向不变,d选项正确。

【答案】acd

【点拨】将位移图象和振动物体的位移变化情况一一对应是解决图象问题的关键,要能在位移图象中准确地找出振动物体在平衡位置和离开平衡位置的最大距离处的时刻。