高中物理功率教案

2020-03-131690

　　高中物理功率教案一

　　知识点 1、功和功的计算

　　2、功率、平均功率和瞬时功功率 教学目标 1.知识与技能

　　(1)理解功、功率、平均功率、瞬时功率等概念的含义。

　　(2)知道功的正负的物理意义，掌握恒力做功的特点及计算方法。

　　(3)会分析机车在恒定功率或恒定牵引力条件下运动的状态变化情况。

　　(4)重点掌握与本节内容相关的重要的习题类型及其解法。

　　2.过程与方法

　　结合生活中的某些实践进行讨论，达到掌握本节知识的技能和要求。

　　3.情感、态度与价值观

　　在学习中体会合作探讨知识的乐趣，认识科学与生活的紧密联系。 教学重点 理解功和功率的概念并会正确的计算功和功率 教学难点 功和功率的计算 教学过程

　　一、复习预习

　　1、复习：功和能是两个重要概念，它在力学及至整个物理学中都占有重要地位，循序渐进地理解功和能的概念以及功能关系，是学习本章的基本线索。下面我们首先来复习功和功率的概念。

　　2、预习：(1)功和功率的概念

　　(2)正功和负功

　　(3)平均功率和瞬时功率

　　二、知识讲解

　　课程引入：前面已经复习了力和运动了，物体受力使物体沿力的方向发生位移，我们称力对物体做了功，本节课我来复习功和功率。

　　考点/易错点1.功和功的计算

　　1.功

　　(1)定义：物体受力的作用，并沿力的方向发生一段位移，称力对物体做了功。

　　说明：功表示了力在空间上的积累效应，是能的转化的量度

　　(2)功的两个要素：力和沿力的方向发生的位移。

　　(3)公式：W=FScos EMBED Equation.DSMT4 ( EMBED Equation.DSMT4 为F与s的夹角).

　　说明：①此公式应用于恒力的功，若是变力，一般不用此公式功，是力的空间积累效应。

　　②α为F方向与s方向的夹角

　　③力对物体做的功只与F、S、 EMBED Equation.DSMT4 有关，与物体的运动状态等因素无关

　　④功是过程量：即做功必定对应一个过程(位移)，应明确是哪个力在哪一过程中的功.

　　(4) 单位：焦耳(J)1焦耳=1牛·米，即1J=1N/m

　　(5)标矢性：功是标量，只有大小没有方向但有正负

　　注意：正负不代表大小，比较功的大小时要看功的绝对值，绝对值大的做功多，绝对值小的做功少。

　　(6)计算合力做功的方法

　　①对物体受力分析，求出合力根据公式 (合外力为恒力)

　　②求各力做功的代数和， EMBED Equation.DSMT4 +……

　　(7)摩擦力做功：无论是静摩擦力，还是滑动摩擦力都可以做正功、负功，还可以不做功。

　　2.正功和负功

　　当 时， EMBED Equation.DSMT4 ，则W>0，力对物体做正功

　　当 EMBED Equation.DSMT4 时， EMBED Equation.DSMT4 ，则W=0，即力对物体不做功

　　(3) EMBED Equation.2 时， EMBED Equation.DSMT4 ，W<0，力对物体做负功即克服该力做功

　　强调： EMBED Equation.DSMT4 为F和S的夹角，也可以是F和 EMBED Equation.DSMT4 的夹角(物体做曲线运动时可以用此判断)

　　考点/易错点2.功率

　　1.功率

　　(1)物理意义：反映做功快慢的物理量。

　　(2)定义：功跟完成这些功所用时间的比值叫功率。

　　(3)公式： EMBED Equation.2

　　(4)单位： eq oac(○，1) 国际单位：瓦特(W)1瓦=1焦耳/秒即1W=1J/s

　　eq oac(○，2) 常用单位：1KW=103W

　　(5)标矢性：标量

　　2.平均功率和瞬时功率

　　平均功率

　　EMBED Equation.DSMT4 ;推导知： EMBED Equation.DSMT4

　　瞬时功率

　　EMBED Equation.DSMT4 ( EMBED Equation.DSMT4 为F和 EMBED Equation.DSMT4 的夹角)

　　注意：F和 EMBED Equation.DSMT4 必须是同一时刻的物理量

　　3.额定功率、实际功率与机械效率

　　额定功率：机器正常工作的功率。(一般名牌上标注的即为额定功率)

　　实际功率：机器实际工作时输出的功率。要求小于或等于额定功率。

　　机械效率：是有用功与总功的比值。

　　机车以恒定的功率启动

　　由分析可知速度图像如图

　　机车以恒定的加速度启动

　　由分析可知速度图像如图

　　三、例题精析

　　考点1.功和功的计算

　　【基础巩固】

　　【例题1】以下说法正确的是()

　　A.摩擦力可以对物体做正功B.摩擦力可以使物体的速度发生变化，但对物体不做功

　　C.作用力与反作用力做功一定相等 D.一对平衡力做功之和为零

　　【答案】ABD

　　【解析】摩擦力可以对物体做正功，只要摩擦力的方向与物体运动方向相同，摩擦力就做正功.摩擦力可以改变物体的速度，对物体有一个冲量作用，但物体在力的方向上没有位移，因而不做功，如随圆板一起转动的物体.由此可以认识到：力对物体有冲量，但不一定对物体做功，相反只要力对物体做功，一定会有冲量.又可进一步认识：力使物体动量发生变化，其动能不一定变化;但力使物体动能发生变化时，其动量一定发生变化.作用力与反作用力做功不一定相等，如一炸弹炸成质量为m与2 m的两块，根据动量守恒mv1=2mv2，则v1=2v2，作用力和反作用力做功为W1= EMBED Equation.DSMT4 m(2v2)2与W2= EMBED Equation.DSMT4 mv22，所以不相等。可认识到：作用力和反作用力产生的冲量总是大小相等，但做功可能不相等.一对平衡力合力为零，所以二力合力做功为零.

　　【中等强化】

　　【例题2】如图所示，质量为m的物体，静止在倾角为α的粗糙的斜面体上，当两者一起向右匀速直线运动，位移为S时，斜面对物体m的弹力做的功是多少?物体m所受重力做的功是多少?摩擦力做功多少?斜面对物体m做功多少?

　　【答案】-mgscosαsinα，0，mgscosαsinα，0

　　【解析】物体m受力如图所示，m有沿斜面下滑的趋势，f为静摩擦力，位移S的方向同速度v的方向.弹力N对m做的功W1=N·scos(900+α)=-mgscosαsinα，重力G对m做的功W2=G·s cos900=0.摩擦力f对m做的功W3=fscosα=mgscosαsinα.斜面对m的作用力即N和f的合力，方向竖直向上，大小等于mg(m处于平衡状态)，则： w=F合scos900=mgscos900=0

　　o

　　【培优拔高】

　　【例题3】如图所示，把A、B两球由图示位置同时由静止释放(绳开始时拉直)，则在两球向左下摆动时.下列说法正确的是()

　　A.绳子OA对A球做正功 B.绳子AB对B球不做功

　　C.绳子AB对A球做负功 D.绳子AB对B球做正功

　　【答案】CD

　　【解析】由于O点不动，A球绕O点做圆周运动，OA对球A不做功。对于AB段，我们可以想象，当摆角较小时.可以看成两个摆长不等的单摆，由单摆的周期公式就可以看出，A摆将先回到平衡位置.B摆将落后于A摆，AB绳对A球做负功，对B球做正功。

　　总结1：一个力对物体做不做功，是正功还是负功，判断的方法是：①看力与位移之间夹角，或者看力与速度方向之间的夹角：为锐角时，力对物体做正功;为直角时，力对物体不做功，为钝角时，力对物体做负功。②看物体间是否有能量转化。若有能量转化，则必定有力做功。此法常用于相连的物体做曲线运动的情况。

　　总结2：①W等于力F乘以物体在力F方向上的分位移scosα，即将物体的位移分解为沿F方向上和垂直F方向上的两个分位移s1和s2，则F做的功W=Fs1=Fscosα.

　　②W等于力F在位移s方向上的分力Fcosα乘以物体的位移s，即将力F分解为沿s方向和垂直s方向的两个分力F1和F2，则F做功W=F1s=Fcosαs.

　　考点2.功率

　　【基础巩固】

　　【例题4】如图所示，质量为lkg的物体与平面间摩擦系数μ=0.l(g取10m/s2)，在2 N水平拉力作用下由静止开始运动了2s，求这段时间内拉力、摩擦力、重力、支持力的平均功率及2s末的即时功率各为多少?

　　【答案】外力F平均功率和即时功率分别为2W、4W;摩擦力平均功率和即时功率分别为1W、2W;重力和支持力功率都为0.

　　【解析】a= =1m/s2.s=?at2=2m. v=at=2m/s

　　外力 F做功功率.平均值为：p1=W/t=Fs/t=2W 2s末即时功率为：P1/=Fv=4 W

　　摩擦力做功功率.平均值：P2=fs/t=1W 2 s末即时功率为：P2/=fv= 2 W

　　重力与支持力N由P=Fvcosθ知：功率都为0.

　　点拨：(1)明确是什么力做功功率;(2)清楚是平均功率还是瞬时功率.

　　【中等强化】

　　【例题5】如图所示，质量为m的物体沿高为h的光滑斜面滑下到达底端时重力的即时功率为多少?

　　【答案】mgsinθ

　　【解析】错解：由机械能守恒定律可知到达底端速度v= ，所以此时功率P=mgv=mg ：提示：这里没有注意到mg与v的夹角，应当为P= mgsinθ

　　点拨：做题时注意力跟速度的夹角.

　　【培优拔高】

　　【例题6】一个小孩站在船头，按应当为图5—15两种情况用同样大小力拉绳，经过相同的时间t(船未碰撞)，小孩所做的功W1、W2及在时间t内小孩拉绳的功率 P1、P2的关系为()

　　A.W1>W2，P1= P2 B.W1=W2，P1=P2C.W1<w2，p1<p2d.w1<w2，p1= p="" p2

　　【答案】C

　　【解析】两种情况中拉力对人做的功一样，第二种情况拉力除对人做功外，又对另一只小船也做了功，所以W2>W1.由于所用时间一样，所以P2>P1.

　　四、课堂运用

　　【基础巩固】

　　1.如下图所示重物P放在一长木板OA上，将长木板绕O端转过一个小角度的过程中，重物P相对于木板始终保持静止关于木板对重物P的摩擦力和支持力做功的情况是()

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　　高中物理功率教案二

　　课程学习目标

　　理解功的概念，知道做功的两个要素，明确功是标量;会用公式W=Flcosa计算恒力功， 理解正功，负功，会计算多个力的总功

　　理解平均功率，瞬时功率，额定功率，实际功率;

　　会用公式P=W/t和P=Fvcosa进行有关的计算。

　　会分析汽车两种启动方式中功率，牵引力，速度之间的关系。

　　学习重点与难点

　　考点1 正负功的判断问题

　　考点2 功的分析和计算

　　考点3 对功率的理解和计算

　　学习方法

　　归纳、练习、讨论分析

　　学习用具

　　多媒体系统

　　学习过程设计

　　构建知识环境，明确考点内容。

　　学生阅读历届江苏高考真题，感受机械能一章节知识在高考试题中呈现的方式。

　　一、理清考点-，直面高考-----------近几年高考中机械能有关真题回顾

　　(2013高考江苏物理第5题) (2013高考江苏物理第9题)

　　(2009高考江苏物理第9题) (2012高考江苏物理第14题)

　　(2009高考江苏物理第15题)

　　阅读考点明确目标 第五章 机械能考点说明

　　考点内容 要求 说明 考纲解读 功和功率 Ⅱ 1.从近几年高考来看，关于功和功率的考查，多以选择题的形式出现，有时与电流及电磁感应相结合命题.2.功和能的关系一直是高考的“重中之重”，是高考的热点和重点，涉及这部分内容的考题不但题型全、分量重，而且还经常有压轴题，考查最多的是动能定理和机械能守恒定律，且多数题目是与牛顿运动定律、平抛运动、圆周运动以及电磁学等知识相结合的综合性试题.3.动能定理及能量守恒定律仍将是高考考查的重点.高考题注重与生产、生活、科技相结合，将对相关知识的考查放在一些与实际问题相结合的情境中去，能力要求不会降低. 重力势能 Ⅱ 弹性势能 Ⅰ 弹性势能的表达式不作要求 动能;动能定理 Ⅱ 机械能守恒定律及其应用 Ⅱ 实验：验证机械能守恒定律 Ⅱ 能量守恒 Ⅰ

　　设计意图：作为新一章知识复习的开始，学生要迅速的从前几章知识的惯性思维方式中跳出来，是有一定困难的的，因此让学生阅读高考真题，理解高考考点有助于为学生搭建复习平台，构建复习环境。

　　教学反思：通过实际的教学过程，可以发现学生是可以接受这样的复习方式，只是为了能提高复习效率，可以考虑将这部分阅读的部分放在前一天的课前预习中。

　　二、以题带讲，针对学生的错误结合考点复习知识点

　　二、夯实基础，逐步提升------------功，功率基本概念复习

　　1、功

　　弄清哪个物体受力，物体的有效位移，力做功的有效性是多少!

　　1、步步高 第1题

　　2.、如图所示，一恒力F通过一定滑轮拉物体沿光滑水平面前进了s，在运动过程中，F与水平方向保持θ角，则拉力F对物体做的功为( ).

　　(A)Fscosθ (B)2Fscosθ (C)Fs(1+cosθ) (D)

　　3、如图所示，在光滑的水平地面上有长为l，质量为M的长板。质量为m的小物块，静止在长板左侧，已知物块与板间的动摩擦因数均为μ，现用一大小为F的水平恒力拉物块，当木板运动S米时，物块恰好到达木板右侧，(不计物块的大小)请求解：

　　(1)物块所受拉力F和摩擦力f做的功 (2)木板所受合力做的功

　　准确弄清公式中物理量的量值，通过公式正确计算

　　4、步步高 第3题

　　5、 (2011高考江苏物理第4题).如图所示，演员正在进行杂技表演。由图可估算出他将一只鸡蛋抛出的过程中对鸡蛋所做的功最接近于

　　A.0.3J B.3J C.30J D.300J

　　6、跳绳是冬季的一种健身运动，旁人看起来似乎很简单，然而亲自跳起来就会感到运动量是相当大的.有位同学对此作了专门研究：跳绳者的质量m=50kg，跳绳者的重心高度随时间变化的情况如图所示.根据所给条件可估算出此跳绳者在1分钟内克服重力做功为 J，在1分钟内做功的平均功率为 W.(g=10N/kg)

　　补充分析：人走路做功

　　地面摩擦力不做功，脚与地面间的弹力克服重力做功，同时使人获得斜向上的速度，获得动能，当重心下落时，重力做功使势能转化成动能。

　　高中物理功率教案三

　　【教学目标】 ?

　　一、知识目标?

　　1、理解功的概念，知道力和物体在力的方向上通过的位移是做功两个不可缺少折因素，知道功的计算公式W=Fscosα，会用这个公式进行计算恒力做功。会用动能定理求变力做功。?

　　2、理解正功和负功的概念，掌握力对物体做正功还是做负功的几种方法，知道几个力对物体所做的总功等于这几个力的合力对物体所做的总功。

　　3、理解功率的概念，知道如何求平均功率和瞬时功率，会求平均功率和瞬时功率。

　　4、掌握汽车的两种起动问题，以恒定功率启动和以恒定牵引力启动。

　　5、会用函数关系分析图像问题。

　　二、能力目标?

　　培养学生理解能力和缜密的逻辑思维能力，及运用数学知识解决物理问题的能力。

　　三、德育目标

　　让学生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。

　　【教材分析和学情分析】

　　解决物理问题有两条思路，牛顿运动定律和功能关系。 功的讲解应从做功的两个要素和能量转化的角度入手，让学生理解做功是能量转化的过程，功是能量转化的量度，做了多少功就有多少能量转换。学生虽然在二年级学过功和功率，但没有把知识整合成串，尤其是从能量这条思路解题，学生还没有养成好习惯。本节课要让学生认识到用能量观点解题的优越性。

　　【教法建议】?

　　可以让学生先预习本节内容，并填写相关填空题(让学生对本节内容有一个大致的了解。然后教师对本节的概念进行逐一讲解，以讲解例题的形式来帮助学生认识本节的内容。然后小节。最后学生演板练习本节课习题，通过练习发现本节课学生还存在的问题。通过课堂提问提高学生听课的注意力和发现学生存在的问题。

　　【教学重点】

　　功的计算方法及正功负功的物理意义和功能关系。?

　　【教学难点】?

　　机车启动的两种方法和功能关系?

　　【教学过程】

　　一、预习课本及练习册并填写相关填空题。

　　二、新课教学

　　1、功 (1)功的计算公式W=Fscosα，做功的两个要素是力和物体在力的方向上发生的位移。

　　【例1】 质量为m的物体静止在倾角为θ的斜面上，用水平

　　推力F使斜面体向左水平匀速移动距离l，物体与斜面

　　始终保持相对静止，如图5-1-5所示.求：

　　(1)m所受各力对它做的功各是多少?

　　解析：(1)m受力方向及位移方向如右图所示.因物体匀速

　　移动，则支持力FN=mgcos θ，静摩擦力Ff=mgsin θ，因

　　mg、FN、Ff均为恒力，由W=Flcos α可得重力做的功WG

　　=0支持力做的功WFN=mgcos θ·l·sin θ=mgl·sin θcos θ静摩擦力做的功WFf=mgsin θ·l·cos(180°-θ)=-mgl·sin θcos θ

　　(通过此例题加深学生对功的公式的应用的认识，让学生充分体会做功的两个要素力和物体在力的方向上发生的位移。以及总功的求法有1、先求合外力，然后用功的公式求出总功。2、先求出各力做的功，然后把各力做的功进行代数和。3、利用动能定理。)

　　(2)正功与负功根据W=Flcos α可知：

　　0≤α<90° α=90° 90°<α≤180° 功的正负 W>0 W=0 W<0 意义 力F对物体做正功 力F对物体不做功 力F对物体做负功 力F是动力还是阻力 动力 阻力 (除了可以利用力和位移夹角的关系去判断做正功和做负功，还可以利用力和瞬时速度的夹角关系去判断力做正功和负功，还可以利用功能关系去判断，此处需要补充这些知识)思考讨论，归纳得到，功的正负既不表示大小，也不表示方向，正功表示动力对物体做正功，让物体的动能增加，负功表示阻力对物体做负功，让物体的动能减少。?