物理必修 第二册1 功与功率教学设计及反思

这是一份物理必修 第二册1 功与功率教学设计及反思，共9页。教案主要包含了讲授新课，功率等内容，欢迎下载使用。

（一）知识与技能
1．掌握功的公式W＝Flcs α及公式的适用范围.
2．理解正、负功的概念，会用功的公式进行计算.
3．会计算多个恒力的总功.
4．理解功率的概念；
5．知道功率的定义和定义式P=，能够用公式P=解答有关的问题。
6．知道公式P=Fv的物理意义，能够用公式P=Fv解答有关的问题。
7．区别理解额定功率、实际功率和最大功率。
（二）过程与方法
1．通过“功”的学习认识建立物理概念的一般方法。
2．感受正交分解法推导力做功的计算公式。
3．通过实例体验功率概念的形成过程及功率的实际意义，理解功率概念。
4．从功率概念的定义，体会用比值方法建立物理概念的方法。
5．理解功率与力和速度的关系，会利用功率的两个公式来解释现象和进行计算。
（三）情感态度与价值观
1．通过学习功的概念及其公式导出的过程，让学生体会并学习物理学的研究方法，认识物理模型和数学工具在物理学发展过程中的作用。
2．通过功率概念建立的探究过程，培养学生敢于发表自己观点，坚持原则，善于合作的良好习惯。
3．通过对生活中机械的实际功率、额定功率的观察和测量，培养学生学以致用的思想。
教学重难点：
重点：
1、理解功的概念及正、负功的意义；理解功率的概念；
2、用功的计算式解决实际问题；
3、理解功率与力、速度的关系，瞬时功率和平均功率的计算。
难点：
1、公式W=Flcsα的推导方法及适用条件；
2、正、负功含义的理解；
3、理解功率的导出式P=F•v的物理意义，并掌 握其用法，会利用功率的两个公式来解释现象和进行计算。
教学过程：
导入新课：
起重机竖直提升重物时，重物运动的方向与力的方向一致，则力对物体做的功为力的大小与重物移动距离的乘积。更普遍的情形是物体运动的方向与力的方向不一致，例如马拉雪橇时拉力方向和雪橇运动方向间有一个角度。这时应当怎样计算功呢？
二、讲授新课：
1、功
1）定义：力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角余弦这三者的乘积。
2）公式： 适用于恒力做功
注意：W表示力对物体所做的功；F表示物体所受到的力；Ｌ是物体所发生的位移，一般为对地位移；ɑ为力与位移方向的正向夹角。Ｗ只与Ｆ、l和ɑ三者有关，与物体的运动状态等因素无关。求功时一定明确要求的是哪一个力在哪一段位移上做的功。
3）单位：在国际单位制中，是焦耳，符号是J。
１Ｊ＝１Ｎ×１m=1N·m
注意：功的计算时，各量要求统一采用国际单位制
4）功是标量：只有大小，没有方向，但有正负之分。
5）
6）功的公式W=Flcsα的理解
7）如何找力与位移的夹角？
结论：将力向位移方旋转，当力与位移重合时，力所转过的较小的角度就是力与位移方向的夹角。
2、正功和负功
（1）当F与l的夹角时，力做正功，W>0，如图乙
F有促使物体运动的作用，是动力
（2）当F与l的夹角时，力做负功，W<0，如图丙
F阻碍了物体的运动，是阻力
（3）当F与l的夹角时，力不做功，W=0，如图甲
功的正负只表示力的方向与位移的方向的关系，不表示功的大小或功的方向！
思考讨论：刚刚我们讨论的都是单个力的情况，那一个物体受多个力作用时做的功又是多少呢？
计算恒力做功的基本思路
计算变力做功
求变力做功的常用方法：
1.图像法：根据F－x图像，功的大小等于该图线与x轴所围的面积.对于线性变化的图线，可简化为用平均力求功.
2.转换法：通过转换研究对象，将变力做功转化为恒力做功.
3.微元法：当力的大小不变，方向时刻与速度同向(或反向)时，功等于力与路程的乘积.
摩擦力的功
1）静摩擦力做功
在图甲中，光滑水平地面上放着一辆平板车B，车上放一物体A。用力F拉动车上的物体A，B与A一起以相同的加速度前进，且A与B间无相对滑动，则静摩擦力f对A做负功，f的反作用力f ′对B做正功（如图乙所示）。

又如放在匀速转动的圆盘上随同圆盘M一起转动的物体A，它所需的向心力由静摩擦力f提供，静摩擦力f的方向在任一时刻都与速度方向垂直，所以静摩擦力f不做功，如图所示。
结论：静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。
2）滑动摩擦力做功
如图所示，光滑水平地面上放一木板A，其上放一物体B，物体B用细绳固定在竖直墙壁上。现用力F将A从B下面拉出，则B、A间的滑动摩擦力对B不做功，对A做负功。
如图所示，水平传送带以速度v向右运动，把木块A轻放在传送带上，木块A相对传送带向左滑动（相对地面向右运动），木块A受滑动摩擦力向右，传送带对木块A的滑动摩擦力对木块做正功。

结论：滑动摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。
一对相互作用力做功的特点
1）作用力与反作用力的特点：大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。作用力与反作用力作用在不同物体上。
2）作用力、反作用力作用下的物体运动的特点：可能向相反方向运动，也可能向同一方向运动，也可能一个运动，而另一个静止，还可能两物体都静止。
3）由W=Flcs α不难判断，作用力做的功与反作用力做的功，没有必然的关系，可能相等，也可能不等；可能同为正功或负功，也可能一正一负，还可能一个为零，另一个不为零。
3、功率
1）物理意义：是表示力对物体做功快慢的物理量。
2）定义：功W跟完成这些功所用时间t的比值
3）公式： P=W/ t
4）功率是标量。功率表示做功过程中能量转化的快慢。
5）单位：瓦特（Ｗ），常用单位：千瓦（kＷ）或焦耳/秒（J/s）
6）P=求出来的是力在一段时间内做功的平均快慢程度，即平均功率。
7）功率的另一表达式
①v可以是瞬时速度,也可以是平均速度大小
②α是F与v方向的夹角，当ɑ=00时P=Fv
平均功率和瞬时功率
平均功率：描述在一段时间内做功的平均快慢
瞬时功率：表示在某一时刻做功的快慢
额定功率和实际功率
1）额定功率:机械或用电器正常工作状态下所能输出的最大功率叫额定功率，也就是机器铭牌上的标称值。
2）实际功率:机器工作时实际输出的功率。
实际功率应小于或等于额定功率, 不能长时间大于额定功率,否则会损坏机器,应尽量避免。
汽车的功率
汽车在行驶的过程中，发动机的最大功率等于额定功率。
汽车以额定功率P启动时，F与v成反比。
在速度未达到最大速度vm之前，牵引力与速度的关系为P=F牵·v=(ma+f)·v，由于v↑，所以F牵↓，a↓，当v达到最大速度vm时，F牵=f，a=0，汽车做匀速直线运动。
汽车以恒定加速度a启动时，开始时F恒定，达到某一速度之后P恒定。
（1）在速度未达到vm前，汽车做加速度为a的匀加速直线运动，牵引力与速度的关系为，P↑，v↑，a不变，直到P到达额定最大功率P额，此时有，vm’为做匀加速直线运动的最大速度。
（2）当汽车达到匀加速直线运动的最大速度之后，P达到最大功率P额，功率开始恒定不变，在额定功率下做变加速直线运动，直到达到最大速度vm，此过程牵引力与速度的关系为P=(ma’+f )·v，P不变，a’↓，v↑。
练习：见ppt
【板书设计】
8.1 功和功率
一、功
1．定义：力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦这三者的乘积。
2．公式：W=Flcsα，适用于恒力做功
3．单位：在国际单位制中，功的单位是焦耳。
4．功是标量。只有大小，没有方向（但有正负之分）
5．
6．功的公式W=Flcsα的理解
二、正功和负功
1．对功的公式的讨论
①当0≤α＜π/2时，力对物体做正功；
②当π/2＜α≤π时，力对物体做负功；
③当α=π/2时，力对物体不做功。
2．合力的功：合力的功等于各分力功的代数和。
3．计算变力做功
4．摩擦力做功
5．一对相互作用力做功的特点
三、功率
1．定义：功W与完成这些功所用时间t的比值叫做功率。
2．定义式：P=W/t
3．物理意义：表示物体做功快慢的物理量。
4．单位：瓦特（w），常用单位：千瓦（kw）或焦耳/秒（J/s）
5．功率是标量，功率表示做功过程中能量转化的快慢。
6．额定功率和实际功率
汽车的功率
当汽车以额定功率P启动时，F与v成反比。
汽车以恒定加速度a启动时，开始时F恒定，达到某一速度之后P恒定。
【教学反思】