2018-2019學(xué)年高中物理 第1章 功和功率 第3節(jié) 功率教學(xué)設(shè)計2 魯科版必修2.doc
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第3節(jié) 功率 教學(xué)過程設(shè)計 1.功率 初中同學(xué)們學(xué)習(xí)過功率的有關(guān)知識,都知道功率是用來描述力做功快慢的物理量。我們一起討論一些問題。力F1對甲物體做功為W1,所用時間為t1,力F2對乙物體做功為W2,所用時間為t2,在下列條件下,哪個力做功快? A. B. C. D. 上述條件下,哪個力做功快的問題學(xué)生都能作出判斷,其實都是根據(jù)W/t這一比值進行分析判斷的。讓學(xué)生把這個意思說出來,然后總結(jié)并板書如下:功率是描述做功快慢的物理量。 功和完成這些功所用的時間之比,叫做功率。如果用表示功,表示完成這些功所用的時間,表示功率,那么。 明確告訴學(xué)生上式即為功率的定義式,然后說明的單位,用、用作單位,的單位為,稱為瓦特,符號為。最后分析并說明功率是標(biāo)量。 接下來著重說明,功率的大小與單位時間內(nèi)力所做的功為等值。 至此,再將功的定義式與速度的定義式作類比,使學(xué)生理解,雖然研究的是不同性質(zhì)的問題,但是研究方法是相同的(同時也為后面講瞬時功率做了些準(zhǔn)備)。然后提出問題,與學(xué)生一起討論功率的物理意義。 上一節(jié)我們講了功的概念、功的公式之后,經(jīng)過分析和討論,對功的物理意義已有所了解。誰能復(fù)述一下? 在學(xué)生說出做功過程是能量轉(zhuǎn)化過程之后,立即啟發(fā):那么做功快慢恰能表明能量轉(zhuǎn)化的快慢嗎?因此,應(yīng)該將功率理解為是描述做功過程中能量轉(zhuǎn)化快慢的物理量,并將這一認(rèn)識進行板書。 2.平均功率與瞬時功率 舉例:一個質(zhì)量是的物體,從地面上方高處開始做自由落體運動,第時間內(nèi)下落的位移是多少?(與學(xué)生一塊算出是,)這內(nèi)重力對物體做多少功?(與學(xué)生一起算出)第時間內(nèi)物體下落的位移是多少?()這內(nèi)重力對物體做多少功?()前和后重力對物體做功的功率各是多大?()這時間內(nèi)重力對物體做功的功率是多大?() 指出即使是同一個力對物體做功,在不同時間內(nèi)做功的功率也可能是有變化的。因而,用求得的功率只能反映t時間內(nèi)做功的快慢,只具有平均的意義。板書如下: (1) 平均功率 為平均功率的定義式。 (2)瞬時功率 為了比較細(xì)致地表示出每時每刻的做功快慢,引入了瞬時功率的概念,即瞬時功率是表示某個瞬時做功快慢的物理量。 提出瞬時功率如何計算的問題后,作如下推導(dǎo): 一段較短時間內(nèi)的平均功率可以寫成如下公式(), 而,故有 仍為平均功率。 上式中,當(dāng)時,即為瞬時速度,因而有下式: 此為瞬時功率計算公式 討論: ①如果作用于物體上的力為恒力,且物體以速度勻速運動,則力對物體做功的功率保持不變。此情況下,任意一段時間內(nèi)的平均功率與任一瞬時的瞬時功率都是相同的。 ②很多動力機器通常有一個額定功率,且通常使其在額定功率狀態(tài)工作(如汽車),根據(jù)可知: 當(dāng)路面阻力較小時,牽引力也小,可以大,即汽車可以跑得快些; 當(dāng)路面阻力較大,或爬坡時,需要比較大的牽引力,必須小。這就是爬坡時汽車換低速擋的道理。 ③如果動力機器原來在遠(yuǎn)小于額定功率的條件下工作,例如汽車剛剛起動后的一段時間內(nèi),速度逐漸增大過程中,牽引力仍可增大,即F和v可以同時增大,但是這一情況應(yīng)以二者乘積等于額定功率為限度,即當(dāng)以后,這種情況不可能實現(xiàn)。 應(yīng)用公式計算的物體做自由落體運動中下落末和末的瞬時功率。 由按公式求得;由按公式求得。 根據(jù)上述結(jié)果啟發(fā)學(xué)生思考瞬時功率的物理意義。最后指出,此題中是重力對物體做功,使重力勢能逐漸向動能轉(zhuǎn)化。隨著時間的延續(xù),重力勢能向動能轉(zhuǎn)化加快。 3.例題講解 例1 如圖1所示,位于水平面上的物體的質(zhì)量,在的水平拉力作用下從靜止開始向右運動,位移為時撤去拉力 。求:在下述兩種條件下,力對物體做功的平均功率各是多大?(?。? (1)設(shè)水平面光滑; (2)設(shè)物體與水平面間的動摩擦因數(shù)。 解答過程可分為三個階段:①讓學(xué)生計算力在位移中所做的功,強調(diào)功只由和這兩個要素決定,與其它因素?zé)o關(guān),因而兩種情況下力F做的功相同,均為。②由同學(xué)計算這兩次做功所用的時間。用牛頓第二定律求出;用分別求出。 ③用功率的定義式即平均功率的計算公式求得。 如果有的同學(xué)用公式分別求出每次的末速度,再用公式求出每次的平均速度和,最后用和求得最后結(jié)果也可以,并指出這是解決問題的另一思路。 例2 如圖2所示,位于水平面上的物體,在斜向上的恒定拉力作用下,正以的速度向右做勻速直線運動。已知F的大小為,方向與速度的夾角為,求: (1)拉力F對物體做功的功率是多大? (2)物體向右運動的過程中,拉力F對它做多少功?() 通過此例題的解答,讓學(xué)生掌握功率的計算公式,并提醒學(xué)生,不要認(rèn)為F與總是在同一直線上;并且知道,在功率已知的條件下,可以用計算一段時間內(nèi)力所做的功。第(1)問的結(jié)果為;第(2)問的結(jié)果為。 例3 課本第一冊(選修)113上的例題,先讓學(xué)生自己看。讓學(xué)生注意船速增大的物理過程分析,然后結(jié)合圖3再做講解。指明船在額定功率條件下行駛,牽引力F與速度的乘積為一定值,在圖中為雙曲線,設(shè)阻力正比,則這兩條線的交點的橫坐標(biāo)值即為最大速度。 三、課堂小結(jié)、板書設(shè)計: 1.我們講了功率概念之后,得到了兩個公式,定義式和瞬時功率的公式。 2.公中的趨近于零時,即為瞬時功率。不過此公式主要用來計算平均功率。公式中,當(dāng)為瞬時速度時,即為瞬時功率 四、說明 1.將功率理解為表示能量轉(zhuǎn)化快慢的物理量具有普遍意義。如一臺電動機的額定功率是,表明它每秒鐘可以將的電能轉(zhuǎn)化為機械能,不管它是否工作。因而機器的功率實際上可以表示它進行能量轉(zhuǎn)化的能力大小。 2.力可以做負(fù)功,自然也有負(fù)功率。學(xué)生不問到時可以不講。課本上也沒講。重要的不是功率的正負(fù)問題,而是要結(jié)合實際問題說清楚能量轉(zhuǎn)化的方向和快慢。例如,一物體沿粗糙水平面向前滑動,根據(jù)可知其機械能向內(nèi)能轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)化的快慢與速度成正比,這就表達清楚了,沒有強調(diào)負(fù)功率的必要。- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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