第一篇:物理必修2人教新课标7.3功率教案2
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物理必修2人教新课标7.3功率教案2
授课人:林籽葵
一、教学目标
1、知识与技能
1. 理解功率的定义及额定功率与实际功率的定义。2.PWtWt,PF的运用。
2、过程与方法 1.P通常指平均功率,t→0时为瞬时功率。
2.PF,分析汽车的启动,注意知识的迁移。
3、情感、态度与价值观
感知功率在生活中的实际应用,提高学习物理科学的价值观。
二、教学重点
理解功率的概念,并灵活应用功率的计算公式计算平均功率和瞬时功率。
三、教学难点
正确区分平均功率和瞬时功率所表示的物理意义,并能够利用相关公式计算平均功率和瞬时功率。
四、课时安排
1课时
五、教学过程
新课导入:
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。
举例1:一台起重机在1min内把1t货物匀速提到预定的高度; 举例2:另一起重机能30s内把1t货物提到相同的高度。提问1:这两台起重机做的功大小是否相同?
提问2:这两台起重机做功有没有区别?区别是什么?
(这两台起重机做功的大小相同,但还是有区别,区别就在他们做功的快慢不同)
提问3:怎样比较它们做功的快慢呢?
(它们完成这些功所用的时间不同,所用时间长,说明它做功慢;所用时间北京学易星科技有限公司 版权所有@学科网 学科网(www.xiexiebang.com)全国最大的教学资源网站!
短,说明它做功快)
提问4:这样研究的前提是什么?
(在做功大小相同的条件下比较所用时间)提问5:还有没有其他的比较方法?
(可以在相同时间内比较做功的多少)
例题1: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
Wt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:
1.功率
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的比值,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:
PWt
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.额定功率和实际功率
额定功率: 指机器正常工作时的最大输出功率,页就是机器铭牌上的标称值。
实际功率:指机器工作中实际输出的功率;
机器不一定都在额定功率下工作。实际功率总是小于或等于额定功率。实际功率大于额定功率容易将机器损坏。
提问:在机车启动和运行过程中,发动机的功率是指牵引力的功率还是合外力的功率?(应该是指牵引力的功率,因为发动机是提供牵引力的)
3.功率和速度
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提出问题:在功的公式中功与力和位移有关,功率的定义式中的功率与功和时间有关,那么功率和速度有什么关系呢?大家通过几个相关的公式来推导一下。
推导:根据功的定义式W=Flcosα和功率的定义式P得PltFlcostWt,又因 得PFcos
当力的方向和速度的方向在一条直线上时,α=0 则功率P=F
4.平均功率和瞬时功率
见课本第7页“说一说”和课本第8页“做一做”平均功率:PWt,t为某段时间时,P表示平均功率;
P=F,若表示在时间t内的平均速度,P就表示力F在这段时间t内的平均功率;
瞬时功率:PWt,当t→0时,P表示瞬时功率;
P=F,若表示某一时刻的瞬时速度,P表示该时刻的瞬时功率。
例题2:见课本第9页“例题” 二.课堂小结P=F 1.对功的概念和功的物理意义作必要的重复(包括正功和负功的意义)。2.对功的计算公式及其应用的主要问题再作些强调。
三.布置作业:课本第10页“问题与练习”第1题和第2题。四.板书设计
三、功率
1.功率:(1)定义:功和完成这些功所用的时间的比值,P
(2)物理意义:功率是描述做功快慢的物理量;
(3)额定功率和实际功率
(4)功率与速度P=F
(5)平均功率和瞬时功率
Wt;
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第二篇:7.3 功率 教案
第三节 7.3 功率
教学目标:
(一)知识与技能
1、理解功率的定义及额定功率与实际功率的定义。
2、PW,PFv的运用。tW通常指平均功率,t0为瞬时功率。t
(二)过程与方法
1、P
2、PFv,分析汽车的启动,注意知识的迁移。
(三)情感、态度与价值观
感知功率在生活中的实际应用,提高学习物理科学的价值观。教学重点:
理解功率的概念,并灵活应用功率的计算公式计算平均功率和瞬时功率。教学难点:
正确区分平均功率和瞬时功率所表示的物理意义,并能够利用相关公式计算平均功率和瞬时功率。教学方法: 教师启发、引导,学生自主阅读、思考,讨论、交流学习成果。
教学用具:
投影仪、投影片、录相资料、CAI课件。教学过程:
(一)引入新课
不同的物体做相同的功,所用的时间可能不同,或在相同的时间内,做的功可能不同。也就是说做功存在着快慢之分,那么,怎样描述做功的快慢呢?这就是本节课要学习的问题。
(二)新课教学
1、功率
提出问题:一台起重机能在1min内把1t的货物提到预定的高度,另一台起重机只用30s就可以做相同的功。两台起重机谁做功更快?你是用什么方法比较它们做功快慢的? 学生思考回答,后一台起重机做功更快。做相同的功,比较所用时间。教师追问:一台起重机能在1min内把1t的货物提到预定的高度,另一台起 重机用30s把0.4t的货物提到相同的高度。两台起重机谁做功更快?你是用什么方法比较它们做功快慢的?
学生认真思考,分组讨论,选出代表回答,教师点评。【投影问题】
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
学生认真完成上面的问题。
教师总结:做功快慢的比较有两种方式:一是比较完成相同的功所用的时间;另一是比较在相同的时间内完成的功。
在物理学中,一个力所做的功W跟完成这些功所用时间t的比值功率。用P表示,则
PW t
W,叫做t物理意义:功率是描述力对物体做功快慢的物理量。
上式是功率的定义式,也是功率的量度式,P与W、t间无比例关系,做功的快慢由做功的物体本身决定。这个公式变形后给我们提供了一种求功的方法:W=Pt。
教师指导学生阅读教材,提问:(1)功率的单位是什么?(2)公式PW是平均功率还是瞬时功率? t学生阅读教材后,小组讨论,回答问题:
(1)由功率的定义式可知,功率的单位由功和时间的单位决定,在SI制中,功率的单位是:瓦特=W,1W=1J/s,常用单位:千瓦(kW)1kW=1000 W(2)PW指平均功率,当t0时,即表示瞬时功率 t2、对额定功率和实际功率的学习
教师指导学生阅读教材“额定功率和实际功率”一段,提出问题,你对“额 定功率和实际功率”是怎样理解的?
学生阅读后回答。教师帮助总结、补充。
额定功率:指机器正常工作时的最大输出功率,也就是机器铭牌上的标称值。实际功率:指机器工作中实际输出的功率。
机器不一定都在额定功率下工作。实际功率总是小于或等于额定功率。实际功率如果大于额定功率容易将机器损坏。
3、功率与速度
教师提出问题:力、位移、时间都与功率相联系,请同学们用学过的知识推 导出功率与速度的关系式;推不出来的同学可以先阅读教材“功率与速度”部分,然后自己再推导。
学生阅读教材,思考老师提出的问题,推导功率与速度的关系式。总结:
(1)P=Fv,即力F的功率等于力F和物体运动速度v的乘积。当F与v不在一条直线上时,则用它们在一条直线上的分量相乘。
(2)公式P=Fv中若v表示在时间t内的平均速度,P表示力F在这段时间t内的平均功率;
(3)如果时间t取得足够小,公式P=Fv中的v表示某一时刻的瞬时速度时,P表示该时刻的瞬时功率。
教师提出问题:汽车等交通工具在启动和行驶过程中,其牵引力和行驶速度是怎样变化的?请同学们阅读教材相关内容,用自己的话加以解释。
学生阅读教材,讨论、推理、作答。根据公式P=Fv:
(1)当功率P一定时,F与v成反比,即做功的力越大,其速度就越小。当交通工具的功率一定时,要增大牵引力,就要减小速度。所以汽车上坡时,司机用换档的办法减小速度来得到较大的牵引力。
(2)当速度v一定时,P与F成正比,即做功的力越大,它的功率就越大。汽车从平路到上坡时,若要保持速率不变,必须加大油门,增大发动机功率来得到较大的牵引力。
(3)当力F一定时,功率P与速度v成正比,即速度越大,功率越大。起重机吊起同一物体时以不同的速度匀速上升,输出的功率不等,速度越大,起重机输出的功率越大。
4、典例探究
例
1、质量m=3 kg的物体,在水平力F=6N的作用下,在光滑水平面上从静止开始运动,运动时间t=3 s,求:
(1)力F在t=3 s内对物体所做的功。(2)力F在t=3 s内对物体所做功的平均功率。(3)在3 s末力F对物体做功的瞬时功率。
解析:物体在水平力F的作用下,在光滑水平面上做初速度为零的匀加速直线运动,根据牛顿第二定律,可求出加速度a==2 m/s2,则:
物体在3 s末的速度v=at=6m/s 物体在3 s内的位移s=at2=9 m(1)力F做的功W=Fs=6×9 J=54 J(2)力F在3 s内的平均功率P==18 W(或PFvF(3)3 s末力F的瞬时功率P=Fv=6×6 W=36 W 例
2、汽车发动机的额定功率为60kW,汽车质量为5t,汽车在水平路面上行驶时,阻力是车重的0.1倍,g取10m/s2,问:
(1)汽车保持额定功率从静止起动后能达到的最大速度是多少?(2)若汽车保持0.5m/s2的加速度做匀加速运动,这一过程能维持多长时间? 解析:(1)当牵引力F大小等于阻力f时,汽车的加速度a=0,速度达到最大值vm,据公式P=Fv,可得出汽车最大速度vm
12FmWt0v66W=18 W)22P额=Fv=fvm PP额vm12m/s Ff4(2)汽车做匀加速运动所能维持的时间应该从开始到汽车达到额定功率的时候,设汽车做匀加速运动时的牵引力为F牵,阻力为f,据牛顿第二定律,有
F牵=f+ma=0.1mg+ma=7500N
当汽车的功率增大到额定功率时,汽车做匀加速过程结束,设这时汽车的速度为v′m,据功率公式P=Fv 得:
vmP额F8 m/s 设汽车能维持匀加速运动的时间为t0,则:
vm′ =at0
得:t0=vm′ /a=16s
(三)课堂小结
学生自己概括总结本节的内容并与同学交流
(四)布置作业
完成“问题与练习”中的题目。
第三篇:物理必修2人教新课标7.7动能和动能定理教案
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物理必修2人教新课标7.7动能和动能定理教案
授课人:林籽葵
一、教学目标
1、知识与技能
1. 使学生进一步理解动能的概念,掌握动能的计算式。2.结合教学,对学生进行探索研究和科学思维能力的训练。3.理解动能定理的确切含义,应用动能定理解决实际问题。
2、过程与方法
1. 运用演绎推导方式推导动能定理的表达式。
2. 理论联系实际,学习运用动能定理分析解决问题的方法。
3、情感、态度与价值观
通过动能定理的演绎推导,感受成功的喜悦,培养学生对科学研究的兴趣。
二、教学重点
1. 动能定理的理解和应用。
三、教学难点
2.对动能定理的理解和应用。
四、课时安排
1课时
五、教学过程
新课导入:
我们在初中,还有第一节《追寻守恒量》学过,物体由于运动而具有的能量叫动能.现在让我们复习一下初中做过的实验.
一.演示实验
1.介绍实验装置:如图1,所示。让滑块A从光滑的导轨上滑下,与木块B相碰,推动木块做功。
2.演示并观察现象
①让同一滑块从不同的高度滑下,可以看到:高度大时 滑块把木块推得远,对木块做的功多。
②让质量不同的滑块从同一高度滑下,可以看到:质量的滑块把木块推得远,对木块做的功多。
3.从功能关系定性分析得到:
物体的质量越大,速度越大,它的动能就越大;通过上节课的探究我们还了解了力所做的功与物体所获得的速度的关系,为W∝。
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2图1
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那么动能与物体的质量和速度之间有什么定量关系呢? 二.动能的表达式
如图2所示,即课本第18页 图5.7-1。设某物体的一个物体的 质量为m,初速度为1,在与运动相同的恒力F的作用下发生一段位速度增大到2,则:
1.力F对物体所做的功多大?(W=Fl)2.物体的加速度多大?a=
1Fm 2Fm 方向移l,l图2F m23.物体的初速、末速、位移之间有什么关系?2122al
4.结合上述三式你能综合推导得到什么样的式子? 5.在学生推导的过程中评析:
221122212
2WFlmaWmm2122212a22212all2a从W量。
6.通过上节课的探究我们还了解了力所做的功与物体所获得的速度的关系,为W∝;而且这个量在过程终了时和过程开始时的差,也就是这个量在这个过程中发生的变化,正好等于力对物体做的功;我们还知道物体的动能和物体的质量有关;所以“
2Fma1112m2m12这个式子可以看出,“m”很可能是一个具有特殊意义的物理2221m”应该就是2我们寻找的动能的表达式。于是,我们说质量为m的物体,以速度运动时的动能为:Ek1m2 27.讲述动能的有关问题: ①动能是标量
②动能的单位:焦(J)
8.随堂练习:①我国1970年发射的第一颗人造地球卫星,质量为173kg,速度为
7.2km/s,它的动能Ek211m21737.2103J=4.48×109J 22②课本第21页“问题与练习”第1题
三.动能定理
1.若用Ek来表示物体的动能,那么刚才得到的表达式可以改写为:W=Ek2-Ek1
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2.学生叙述上式中各个字母所表示的物理量:W合力对物体所做的功;
表示Ek2表示物体的末动能;Ek1表示物体的初动能。
3.用语言把上式表达式叙述出来。
力在一个过程中对物体所做的功,等于物体在这个过程中动能的变化。这个结论叫做动能定理。如果物体受到几个力的共同作用,动能定理中的W即为合力做的功,它等于各个力做功的代数和。
4.讨论
问题1:当合力对物体做正功时,物体动能如何变化?(当合力对物体做正功时,末动能大于初动能,动能增加)问题2:当合力对物体做负功时,物体动能如何变化?(当合力对物体做负功时,末动能小于初动能,动能减少)5.动能定理的适用条件
当物体受变力作用,或做曲线运动时,我们仍可采用过去的方法,把过程分解成许多小段,认为物体在每小段运动中受到的是恒力,运动的轨迹是直线,这样也能得到动能定理。
所以,动能定理既适合于恒力做功,也适合于变力做功,既适用于直线运动,也适用于曲线运动。
因此,在解决一些实际的力学问题时,它得到了广泛的应用。6.动能定理的应用
(1)见课本第20页“例题1”;(2)见课本第20页“例题2”。
用牛顿运动定律解决以上两例题的方法由学生课后完成。7.解题步骤:
①确定研究对象及运动过程 ②受力分析,并确定各个力所做的功 ③明确初、末状态的动能
④列方程求解,对结果进行必要的讨论说明
8.随堂练习:①课本第21页“思考与讨论”、“问题与练习”第2题和第4题 ②如图3,在水平恒力F作用下,物体沿光滑曲面从高为h1的A处运动到高为h2的B处,若在A处的速度为A,B处速度为B,则AB的水平距离为多大? 可先让学生用牛顿定律考虑,遇到困难后,再指导使用能定理.
解:A到B过程中,物体受水平恒力F,支持力FN和重力的作用.三个力做功分别为Fs,0和-mg(h2-h1),所以动能定写为:Fsmgh2h1动mg理
122mBA 2北京学易星科技有限公司 版权所有@学科网 学科网(www.xiexiebang.com)全国最大的教学资源网站!
解得:sm122ghh21BAF2
四.布置作业:课本第21页“问题与练习”第3题和第5题 五.板书设计
七.动能和动能定理
1.物体由于运动而具有的能,叫动能
1Em2 2.公式k动能23.动能是标量,是状态量 4.单位:焦(J)1.合外力所做的功等于物体动能的变化 动能 动能定理2.WEK2EK1或W1m221m12 223.解题步骤: 动能定理①确定研究对象及运动过程 ②受力分析,并确定各个力所做的功 ③明确初、末状态的动能 ④列方程求解,对结果进行必要的讨论说明 北京学易星科技有限公司 版权所有@学科网
第四篇:7.3功率说课稿-高中物理人教版必修2说课稿精心编辑版
7.3《功率》说课稿
各位评委专家,您们好!我说课的题目是高中物理人教版必修2第7章第3节《功率》。下面,我将从课标和教材分析、教学目标、重点和难点、教法与学法、教学过程及板书设计六个方面进行说课。
一、课标、教材分析
《普通高中物理课程标准》涉及本节的内容标准是“理解功率,关心生产和生活中常见机械功率的大小及其意义”。要求学生理解功率的概念,会进行功率的计算;会分析汽车发动机功率一定时,牵引力和速度的关系;尝试自己设计实验,测量人在某种运动中的功率。由于功率在生活、生产中应用很广,教学中可充分利用这一优势,使抽象的物理概念变得富有实际意义。发展学生应用知识解决实际问题能力,树立正确的价值观。
“能量”是《课程标准》的科学内容的三大主题之一,充分说明了“能量”在初中物理教学中的地位,这节要通过功、功率的教学,为学生了解“能”做铺垫,然后通过动能和势能以及机械能及其转化的内容,使学生认识力学中的功和能的关系。为后续学习内能以及能量转化和能量守恒打基础。
二、教学目标
1、知识与技能
(1)、知道功率的概念和功率 是表示做功快慢的物理量。(2)、结合实例理解功率的概念并用P=W/ t进行解题。
(3)、正确理解公式P=Fv的意义,知道什么是瞬时功率,并能用其解决相关问题。
2、过程与方法(1)、通过观察和联系生活实际了解功率的物理意义。(2)、通过探究活动,使学生理解运动过程中发动机的功率、牵引力和速度之间的关系
3、情感、态度与价值观
具有对科学的求知欲,乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理,有将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识。
三、教学重点、难点
重点:1 .理解功率的概念。
2.知道功率的种类及其计算
难点 :1.功率的表达式P=F·v的物理意义和运用。
2.瞬时功率和平均功率的计算。
四、教法和学法
教法:对比分析法,类比方法,分析讨论法等结合 学法:自主探究、小组合作探究、归纳法
五、教学过程
(一)创设情景、导入新课
用多媒体分别演示两幅画面,并进行对比.
画面一:一台起重机在1分钟内把1吨重的货物匀速提到预定的高度. 画面二:另一台起重机在30秒内把1吨货物体匀速提到相同的高度.
思考:它们做功的快慢是否相同?
(二)进行新课
一、功率
情境设置1:现有甲、乙两人摘棉花,甲6天摘了500 kg,乙8天摘了600 kg,你打算怎样比较谁摘得快,并说出你的方法.
情境设置2: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 学生能够想到利用工作量与时间的比值来衡量甲、乙两人的工作快慢.用比值来反映快慢,比值大的快,比值小的慢.
在以上基础上引导学生总结:
1、做功快慢的比较有两种方式:一是比较完成相同的功所用的时间;另一是比较在相同的时间内完成的功.
2、在物理学中,一个力所做的功W跟完成这些功所用时间t的比值,叫做功率.物理意义:功率是描述力对物体做功快慢的物理量.
二、功率与速度
多媒体展示问题:一个物体在力F的作用下,在时间t内发生的位移为s,已知作用力F的方向和位移方向相同,求:(1)力F所做的功;(2)力F的功率.
引导学生总结:功率的另一种求解公式P=Fv,即力F的功率等于力F和物体运动速度v的乘积 讨论:由P=W/t求出的是平均功率还是瞬时功率?
综合学生讨论得到:由于据P=W/t求出的功率反映的是做功的平均快慢程度,所以,据P=W/t求出的是平均功率.
总结:P=W/t 求平均功率
P=Fv 可求瞬时速度(v是瞬时速度)P=Fv 可求平均速度(v是平均速度)
三、实例探究
1、关于功率的计算
课件展示:质量m=3 kg的物体,在水平力F=6N的作用下,在光滑水平面上从静止开始运动,运动时间t=3 s,求:
(1)力F在t=3 s内对物体所做的功。
(2)力F在t=3 s内对物体所做功的平均功率。(3)在3 s末力F对物体做功的瞬时功率。
引导学生:自主钻研——小组合作交流——小组展示——共同总结
2、关于机车的启动问题
课件展示:汽车发动机的额定功率为60kW,汽车质量为5t,汽车在水平路面上行驶时,阻力是车重的0.1倍,g取10m/s2,问:
①汽车保持额定功率从静止起动后能达到的最大速度是多少?
②若汽车保持0.5m/s2的加速度做匀加速运动,这一过程能维持多长时间? 引导学生:自主钻研——小组合作交流——小组展示——共同总结
(三)、课堂总结、点评
让学生概括总结本节的内容,请一个同学根据黑板上总结。
(四)、课后作业
课后练习1、2、3
六、板书设计
各位评委,本节课我们是根据高一年级学生的心理特征及认知规律,采用导、议、展、练的方法,突出学生的主体地位,教师的“导”立足于学生的“学”,以学法为重心,放手让学生自主探索的学习,主动地参与到知识形成的整个思维过程,力求使学生在积极,愉快的课堂中提高自己的水平,从而达到预期的教学效果。
第五篇:5.3 功率 教案(新课标)
功率 教案(新标)
一、教学目标
.理解功率的概念:
知道功率是表示做功快慢的物理量。
知道功率的定义和定义式P=/t;知道在国际单位制中,功率的单位是瓦特。
知道公式P=Fv的物理意义。
2.掌握功率的计算:
能够用公式P=/t解答有关的问题。
能够用公式P=Fv解答有关的问题。
二、重点、难点分析
.功率的概念、功率的物理意义是本节的重点内容,如果学生能懂得做功快慢表示的是能量转化的快慢,自然能感悟出功率实际上是描述能量转化快慢的物理量。
2.瞬时功率的概念学生较难理解,这是难点。学生往往认为,在某瞬时物体没有位移就没有做功问题,更谈不上功率了。如果学生没有认识到功率是描述能量转化快慢的物理量,这个难点就不易突破,因此,在前面讲清楚功率的物理意义很有必要,它是理解瞬时功率概念和物理意义的基础。
三、主要教学过程
引入题
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?这节我们就来研究这个问题。
教学过程设计
.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1,所用时间为t1;力F2对乙物体做功为2,所用时间为t2,在下列条下,哪个力做功快?
A.1=2,t1>t2;
B.1=2,t1<t2;
.1>2,t1=t2;
D.1<2,t1=t2。
上述条下,哪个力做功快的问题学生都能作出判断,其实都是根据/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。如果用表示功,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,用、t用s作单位,P的单位为/s,称为瓦特,符号为。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。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10g的物体,从地面上方20高处开始做自由落体运动,第1s时间内下落的位移是多少?这1s内重力对物体做多少功?第2s时间内物体下落的位移是多少?这1s内重力对物体做多少功?前1s和后1s重力对物体做功的功率各是多大?这2s时间内重力对物体做功的功率是多大?
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=/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:
平均功率
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,而Δ
P=F·v此为瞬时功率计算公式
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,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=1g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=10/s按公式求得P1=100;由v2=20/s按公式求得P2=200。
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=g,在F=10N的水平拉力作用下从静止开始向右运动,位移为s=36时撤去拉力F。求:在下述两种条下,力F对物体做功的平均功率各是多大?
设水平面光滑;
设物体与水平面间的动摩擦因数μ=01。
解答过程可分为三个阶段:①让学生计算力F在36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=360。②由同学计算这两次做功所用
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=60,P2=30。
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
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=2/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:
拉力F对物体做功的功率是多大?
物体向右运动10s的过程中,拉力F对它做多少功?
通过此例题的解答,让学生掌握功率的计算公式P=Fvsα,并提醒学生,不要认为F与v总是在同一直线上;并且知道,在功率已知的条下,可以用=P·t计算一段时间内力所做的功。第问的结果为P=160;第问的结果为=1600。
例3.本p.113上的例题,先让学生自己看。让学生注意船速增大的物理过程分析,然后结合图3再做讲解。指明船在额定功率条下行驶,牵引力F与速度v的乘积为一定值,在图中为双曲线,设阻力f正比v,则这两条线的交点P的横坐标值即为最大速度v。
堂小结
.我们讲了功率概念之后,得到了两个公式,定义式P=/t和瞬时功率的公式P=F·v。
2.公式P=/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
应的时间段。
五、说明
.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10,表明它每秒钟可以将10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。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。