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高中物理功率教学教案模板

时间:2017-12-08 18:11:35本文内容及图片来源于读者投稿,如有侵权请联系xuexila888@qq.com 欣怡 我要投稿

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高中物理功率教学教案模板

  高中物理功率教案

  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)P=w/t,P=Fv的运用。

  2、过程与方法

  (1)P=w/t通常指平均功率,为瞬时功率;

  (2)P=Fv,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。

  教学重难点

  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。

  教学工具

  多媒体、板书

  教学过程

  一、功率、额定功率、实际功率

  1.基本知识

  (1)物理意义:功率是表示做功快慢的物理量.

  (2)定义:功W跟完成这些功所用时间t的比值叫做功率.

  (3)定义式:P=

  (4)单位:在国际单位制中,功率的单位是瓦特,简称瓦,符号是W.

  1 W=1 J/s,1 kW=103 W.

  (5)功率有平均功率和瞬时功率之分,用公式

  计算的一般是一段时间内的平均功率.

  (6)额定功率

  指电动机、内燃机等动力机械在额定转速下可以长时间工作时的输出功率.

  (7)实际功率

  指电动机、内燃机等动力机械工作时实际消耗的功率.

  实际功率往往小于额定功率,但在特殊情况下,如汽车越过障碍时,可以使实际功率在短时间内大于额定功率.

  2.思考判断

  (1)各种机械铭牌上所标功率一般是指额定功率.(√)

  (2)某机械工作时的实际功率一定比额定功率小.(×)

  (3)机械可以在实际功率等于额定功率的情况下长时间工作.(√)

  探究交流

  去过泰山的同学会遇到挑山工,假设挑山工和缆车将相同的货物运至山顶,两者对货物做的功相同吗?做功的功率相同吗?

  【提示】 两者对货物做的功都等于克服重力做的功,由于将相同的货物运往相同高度的山顶,因此两者做相同的功,而用缆车运送货物所用时间远小于挑山工的用时,根据功率定义知缆车的做功功率远大于挑山工的做功功率.

  二、功率与速度

  1.基本知识

  (1)功率与速度的关系式

  P=Fv(F与v方向相同).

  (2)推导

  (3)应用

  由功率速度关系式知,汽车、火车等交通工具和各种起重机械,当发动机的功率P一定时,牵引力F与速度v成反比,要增大牵引力,就要减小速度.

  2.思考判断

  (1)物体的速度为v,则重力的功率一定是mgv.(×)

  (2)汽车的速度越大,牵引力的功率也越大.(×)

  (3)汽车以恒定功率启动时,加速度减小.(√)

  探究交流

  在越野比赛中,汽车爬坡时,常?;挥玫退俚?,这是为什么?

  【提示】 由P=Fv可知,汽车在上坡时需要更大的牵引力,而发动机的额定功率是一定的,换用低速挡的目的是减小速度,进而增大牵引力.

  【问题导思】

  1.什么是平均功率和瞬时功率?

  2.如何求平均功率和瞬时功率?

  3.P=Fv中的三个物理量有什么制约关系?

  1.平均功率

  平均功率表示在一段时间内做功的平均快慢.平均功率与某一段时间(或过程)相关,计算时应明确是哪个力在哪段时间(或过程)内做功的功率.

  2.瞬时功率

  P=Fv·cos α(α表示力F的方向与速度v的方向间的夹角),它表示力在一段极短时间内做功的快慢程度.瞬时功率与某一时刻(或状态)相关,计算时应明确是哪个力在哪个时刻(或状态)做功的功率.

  也可用于计算瞬时功率,此时时间极短,t→0,但在中学阶段较少用到.

  3.P=Fv中三个量的制约关系

  误区警示

  1.求平均功率时必须说明是哪段时间或哪一个过程的平均功率.可由

  或P=F计算.

  2.公式P=Fv仅适用于F与v方向相同的情况,若F与v方向不同,则用P=Fvcos α来计算功率,其中α是F与v的夹角.

  例:如图所示,质量为m=2 kg的木块在倾角θ=37°的斜面上由静止开始下滑,木块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5,已知:sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2,求:

  (1)前2 s内重力做的功.

  (2)前2 s内重力的平均功率.

  (3)2 s末重力的瞬时功率.

  【审题指导】 解答本题应注意下列问题:

  (1)前2 s内重力方向上物体的位移.

  (2)前2 s内物体的平均速度.

  (3)2 s末物体的速度.

  (4)重力和速度的夹角.

  【答案】 (1)48 J(2)24 W (3)48 W

  规律总结:求解功率时应该注意的问题

  1.首先要明确是求哪个力的功率,是某个力的功率,还是物体所受合力的功率,汽车的功率是指汽车牵引力的功率,起重机的功率是指起重机钢丝绳拉力的功率.

  2.若求瞬时功率,需明确是哪一时刻或哪一位置,再确定该时刻或该位置的速度,应用公式P=Fv,如果F、v不同向,则投影到相同方向再计算.

  四、机动车的两种启动方式

  【问题导思】

  1.如何分析机车恒定功率启动时的运动性质?

  2.机车以恒定加速度启动时,功率怎么变化?

  3.如何用图象描述两种启动过程?

  1.分析机车以恒定功率启动的运动过程

  2.分析机车以恒定加速度启动的运动过程

  汽车先以恒定的加速度启动,达到额定功率P额后再以恒定功率运动,因此启动过程分为两个阶段:

  误区警示

  1.在P=Fv中因为P为机车牵引力的功率,所以对应的F是牵引力,并非合力.

  例:在水平路面上运动的汽车的额定功率为100 kW,质量为10 t,设阻力恒定,且为车重的0.1倍(g取10 m/s2).

  (1)求汽车在运动过程中所能达到的最大速度.

  (2)若汽车以0.5 m/s2的加速度从静止开始做匀加速直线运动,这一过程能维持多长时间?

  (3)若汽车以额定功率不变从静止启动后,当汽车的加速度为2 m/s2时,速度多大?

  【审题指导】 解答该题应注意以下问题:

  (1)汽车达到最大速度时牵引力等于阻力.

  (2)匀加速运动时牵引力恒定,且可用牛顿定律求出.

  (3)匀加速运动结束时汽车达到额定功率.

  【答案】 (1)10 m/s(2)13.4 s(3)3.3 m/s

  规律总结:机车启动问题的求法

  1.机车的最大速度vm的求法:机车达到匀速前进时速度最大,此时牵引力F等于阻力Ff,故

  五、功率问题的实际应用

  例:跳绳是一种健身运动,设某运动员的质量为50 kg,他每分钟跳180个,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2/5,则该运动员跳绳时克服重力做功的平均功率是多少?(g取10 m/s2)

  高中物理功率知识点

  1.功

  (1)功的定义:力和作用在力的方向上通过的位移的乘积。是描述力对空间积累效应的物理量,是过程量。

  定义式:W=F·s·cosθ,其中F是力,s是力的作用点位移(对地),θ是力与位移间的夹角。

  (2)功的大小的计算方法:

 ?、俸懔Φ墓筛軼=F·S·cosθ进行计算,本公式只适用于恒力做功。②根据W=P·t,计算一段时间内平均做功。③利用动能定理计算力的功,特别是变力所做的功。④根据功是能量转化的量度反过来可求功。

  (3)摩擦力、空气阻力做功的计算:功的大小等于力和路程的乘积。

  发生相对运动的两物体的这一对相互摩擦力做的总功:W=fd(d是两物体间的相对路程),且W=Q(摩擦生热)

  2.功率

  (1)功率的概念:功率是表示力做功快慢的物理量,是标量。求功率时一定要分清是求哪个力的功率,还要分清是求平均功率还是瞬时功率。

  (2)功率的计算①平均功率:P=W/t(定义式)表示时间t内的平均功率,不管是恒力做功,还是变力做功,都适用。②瞬时功率:P=F·v·cosα P和v分别表示t时刻的功率和速度,α为两者间的夹角。

  (3)额定功率与实际功率:额定功率:发动机正常工作时的最大功率。实际功率:发动机实际输出的功率,它可以小于额定功率,但不能长时间超过额定功率。

  (4)交通工具的启动问题通常说的机车的功率或发动机的功率实际是指其牵引力的功率。

 ?、僖院愣üβ蔖启动:机车的运动过程是先作加速度减小的加速运动,后以最大速度vm=P/f作匀速直线运动。

 ?、谝院愣ㄇR启动:机车先作匀加速运动,当功率增大到额定功率时速度为v1=P/F,而后开始作加速度减小的加速运动,最后以最大速度vm=P/f作匀速直线运动。

  3.动能:物体由于运动而具有的能量叫做动能。表达式:Ek=mv2/2

  (1)动能是描述物体运动状态的物理量。

  (2)动能和动量的区别和联系

 ?、俣苁潜炅?,动量是矢量,动量改变,动能不一定改变;动能改变,动量一定改变。

 ?、诹秸叩奈锢硪庖宀煌憾芎凸ο嗔?,动能的变化用功来量度;动量和冲量相联系,动量的变化用冲量来量度。③两者之间的大小关系为EK=P2/2m

  ★★★★4.动能定理:外力对物体所做的总功等于物体动能的变化。

  表达式:

  (1)动能定理的表达式是在物体受恒力作用且做直线运动的情况下得出的。但它也适用于变力及物体作曲线运动的情况。(2)功和动能都是标量,不能利用矢量法则分解,故动能定理无分量式。

  (3)应用动能定理只考虑初、末状态,没有守恒条件的限制,也不受力的性质和物理过程的变化的影响。所以,凡涉及力和位移,而不涉及力的作用时间的动力学问题,都可以用动能定理分析和解答,而且一般都比用牛顿运动定律和机械能守恒定律简捷。

  (4)当物体的运动是由几个物理过程所组成,又不需要研究过程的中间状态时,可以把这几个物理过程看作一个整体进行研究,从而避开每个运动过程的具体细节,具有过程简明、方法巧妙、运算量小等优点。

  5.重力势能

  (1)定义:地球上的物体具有跟它的高度有关的能量,叫做重力势能。

 ?、僦亓κ颇苁堑厍蚝臀锾遄槌傻南低彻灿械?,而不是物体单独具有的。②重力势能的大小和零势能面的选取有关。③重力势能是标量,但有"+"、"-"之分。

  (2)重力做功的特点:重力做功只决定于初、末位置间的高度差,与物体的运动路径无关。WG=mgh。

  (3)做功跟重力势能改变的关系:重力做功等于重力势能增量的负值。即:

  6.弹性势能:物体由于发生弹性形变而具有的能量。

  ★★★7.机械能守恒定律

  (1)动能和势能(重力势能、弹性势能)统称为机械能,E=Ek+Ep。

  (2)机械能守恒定律的内容:在只有重力(和弹簧弹力)做功的情形下,物体动能和重力势能(及弹性势能)发生相互转化,但机械能的总量保持不变。

  (3)机械能守恒定律的表达式

  (4)系统机械能守恒的三种表示方式:

 ?、傧低吵跆淖芑的蹺1等于末态的总机械能E2,即E1=E2

 ?、谙低臣跎俚淖苤亓κ颇?Delta;EP减等于系统增加的总动能ΔEK增,即ΔEP减=ΔEK增

 ?、廴粝低持挥蠥、B两物体,则A物体减少的机械能等于B物体增加的机械能,即ΔEA减=ΔEB增

  [注意]解题时究竟选取哪一种表达形式,应根据题意灵活选取;需注意的是:选用①式时,必须规定零势能参考面,而选用②式和③式时,可以不规定零势能参考面,但必须分清能量的减少量和增加量。

  (5)判断机械能是否守恒的方法

 ?、儆米龉磁卸希悍治鑫锾寤蛭锾迨芰η榭?包括内力和外力),明确各力做功的情况,若对物体或系统只有重力或弹簧弹力做功,没有其他力做功或其他力做功的代数和为零,则机械能守恒。

 ?、谟媚芰孔磁卸ǎ喝粑锾逑抵兄挥卸芎褪颇艿南嗷プ藁的苡肫渌问降哪艿淖?,则物体系统机械能守恒。

 ?、鄱砸恍┥油蝗槐两?,物体间非弹性碰撞等问题,除非题目特别说明,机械能必定不守恒,完全非弹性碰撞过程机械能也不守恒。

  8.功能关系

  (1)当只有重力(或弹簧弹力)做功时,物体的机械能守恒。

  (2)重力对物体做的功等于物体重力势能的减少:WG=Ep1-Ep2。

  (3)合外力对物体所做的功等于物体动能的变化:W合=Ek2-Ek1(动能定理)

  (4)除了重力(或弹簧弹力)之外的力对物体所做的功等于物体机械能的变化:WF=E2-E1

  9.能量和动量的综合运用

  动量与能量的综合问题,是高中力学最重要的综合问题,也是难度较大的问题。分析这类问题时,应首先建立清晰的物理图景,抽象出物理模型,选择物理规律,建立方程进行求解。这一部分的主要模型是碰撞。而碰撞过程,一般都遵从动量守恒定律,但机械能不一定守恒,对弹性碰撞就守恒,非弹性碰撞就不守恒,总的能量是守恒的,对于碰撞过程的能量要分析物体间的转移和转换。从而建立碰撞过程的能量关系方程。根据动量守恒定律和能量关系分别建立方程,两者联立进行求解,是这一部分常用的解决物理问题的方法。

  高中物理解题方法

  1、直线运动问题

  题型概述:直线运动问题是高考的热点,可以单独考查,也可以与其他知识综合考查.单独考查若出现在选择题中,则重在考查基本概念,且常与图像结合;在计算题中常出现在第一个小题,难度为中等,常见形式为单体多过程问题和追及相遇问题.

  思维模板:解图像类问题关键在于将图像与物理过程对应起来,通过图像的坐标轴、关键点、斜率、面积等信息,对运动过程进行分析,从而解决问题;对单体多过程问题和追及相遇问题应按顺序逐步分析,再根据前后过程之间、两个物体之间的联系列出相应的方程,从而分析求解,前后过程的联系主要是速度关系,两个物体间的联系主要是位移关系.

  2、物体的动态平衡问题

  题型概述:物体的动态平衡问题是指物体始终处于平衡状态,但受力不断发生变化的问题.物体的动态平衡问题一般是三个力作用下的平衡问题,但有时也可将分析三力平衡的方法推广到四个力作用下的动态平衡问题.

  思维模板:常用的思维方法有两种

  (1)解析法:解决此类问题可以根据平衡条件列出方程,由所列方程分析受力变化;

  (2)图解法:根据平衡条件画出力的合成或分解图,根据图像分析力的变化.

  3、运动的合成与分解问题

  题型概述:运动的合成与分解问题常见的模型有两类.一是绳(杆)末端速度分解的问题,二是小船过河的问题,两类问题的关键都在于速度的合成与分解.

  思维模板:(1)在绳(杆)末端速度分解问题中,要注意物体的实际速度一定是合速度,分解时两个分速度的方向应取绳(杆)的方向和垂直绳(杆)的方向;如果有两个物体通过绳(杆)相连,则两个物体沿绳(杆)方向速度相等.

  (2)小船过河时,同时参与两个运动,一是小船相对于水的运动,二是小船随着水一起运动,分析时可以用平行四边形定则,也可以用正交分解法,有些问题可以用解析法分析,有些问题则需要用图解法分析.

  4、抛体运动问题

  题型概述:抛体运动包括平抛运动和斜抛运动,不管是平抛运动还是斜抛运动,研究方法都是采用正交分解法,一般是将速度分解到水平和竖直两个方向上.

  思维模板:(1)平抛运动物体在水平方向做匀速直线运动,在竖直方向做匀加速直线运动,其位移满足x=v0t,y=gt2/2,速度满足vx=v0,vy=gt;

  (2)斜抛运动物体在竖直方向上做上抛(或下抛)运动,在水平方向做匀速直线运动,在两个方向上分别列相应的运动方程求解

  5、圆周运动问题

  题型概述:圆周运动问题按照受力情况可分为水平面内的圆周运动和竖直面内的圆周运动,按其运动性质可分为匀速圆周运动和变速圆周运动.水平面内的圆周运动多为匀速圆周运动,竖直面内的圆周运动一般为变速圆周运动.对水平面内的圆周运动重在考查向心力的供求关系及临界问题,而竖直面内的圆周运动则重在考查最高点的受力情况.

  思维模板:

  (1)对圆周运动,应先分析物体是否做匀速圆周运动,若是,则物体所受的合外力等于向心力,由F合=mv2/r=mrω2列方程求解即可;若物体的运动不是匀速圆周运动,则应将物体所受的力进行正交分解,物体在指向圆心方向上的合力等于向心力.

  (2)竖直面内的圆周运动可以分为三个模型:①绳模型:只能对物体提供指向圆心的弹力,能通过最高点的临界态为重力等于向心力;②杆模型:可以提供指向圆心或背离圆心的力,能通过最高点的临界态是速度为零;③外轨模型:只能提供背离圆心方向的力,物体在最高点时,若v<(gR)1/2,沿轨道做圆周运动,若v≥(gR)1/2,离开轨道做抛体运动.

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