《功和功率》教学案

《功和功率》教学案

授课人：黄文平授课时间：年月20日

教学重点功的求法，功的正负的判断，机车启动问题

教学难点机车启动问题、变力做功的求法

课时安排:课时

教学目标

知识目标：

（）理解功的概念，知道做功的两个不可缺少的因素

（）掌握功的公式：α,会计算恒力的功，掌握计算总功的方法

（）知道功是标量，认识正功、负功的含义。

（）掌握机车启动的两种方式并能进行计算

过程与方法

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。利用几段视频激发学生的兴趣，知道功和功率在日常生活和工农业生产中的应用，用小组讨论式提高学生的主观能动性，用教师引导分析总结规律，

情感、态度、价值观：

在学习功的概念和求解功的数值的过程中培养科学严谨的态度。

课前准备

.自制课件、学案. .单摆、弹簧振子.

教学过程

影片导入：展示小汽车启动、大卡车启动的精彩片断，激发学生学习的兴趣，引出本节课的学习内容.

知识复习

一、功

．做功的两个必要条件：力和物体在力的方向上发生的．

．公式：＝ .适用于恒力做功．其中α为、方向间夹角，为物体对地的位移．

．功的正负判断

1 / 5

2 / 5

二、功率 ．定义：功跟完成这些功所用时间的比值．

．功率的物理意义：描述力对物体 ．

．公式

()＝ ，为时间内的平均功率．

()＝ ，α为与的夹角．

①若为平均速度，则为 ．

②若为瞬时速度，则为 ．

．额定功率与实际功率

()额定功率：长时间正常工作而不损坏机械的最大输出功率．

()实际功率：机械实际工作时的输出功率，实际功率可以小于或等于额定功率． 特别提醒

()功和功率都是标量，其中功的正负仅说明能量的转化方向．

()发动机的功率是指发动机的牵引力的功率，而不是机车所受合力的功率．

学生自学 发现问题

要点一、判断正负功的方法

．根据力和位移方向之间的夹角判断：此法常用于恒力做功的判断．

．根据力和瞬时速度方向的夹角判断：此法常用于判断质点做曲线运动时变力的功，夹角为锐角时做正功，夹角为钝角时做负功，夹角为直角时不做功．

．依据能量变化来判断：根据功是能量转化的量度，若有能量转化，则必有力对物体做功．比如系统的机械能增加，说明力对系统做正功，如果系统的机械能减少，则说明力对系统做负功，此法常用于相关联的两个物体之间的相互作用力做功的判断．

[关键一点]作用力和反作用力虽然等大反向，但由于其分别作用在两个物体上，产生的位移效果无必然联系，故作用力和反作用力的功不一定一正一负、大小相等．

例：如图－－所示，物体沿弧形轨道滑下后进入足够长的水平传送带，传送带以图示方向匀速运转，则传送带对物体做功情况可能是 ( )

．始终不做功 ．先做负功后做正功

．先做正功后不做功 ．先做负功后不做功

[思路点拨]首先根据物体和传送带的速度关系确定摩擦力的方

向，再根据摩擦力和速度方向间的关系判断做功情况．

学之用．人造地球卫星在椭圆轨道上运行，由图－－中

的点运动到点的过程中( )

．万有引力对卫星做正功

图－－ 图－－

3 / 5 ．万有引力对卫星做负功

．万有引力对卫星先做正功，再做负功

．万有引力对卫星一直不做功

生生交流 合作学习

要点二、几种求功的方法

．恒力及合力做功的计算

()恒力的功：直接用＝α计算．

()合外力的功

①先求合外力合，再应用公式合＝合α求功，其中α为合力合与位移的夹角．一般适用于整个过程中合力恒定不变的情况．

②分别求出每个力的功、、…，再应用合＝＋＋＋…求合外力的功．这种方法一般适用于在整个过程中，某些力分阶段作用的情况．

③利用动能定理或功能关系求解．

．变力做功的计算

()用动能定理＝Δ或功能关系＝Δ，即用能量的增量等效代换变力所做的功．(也可计算恒力功)

()当变力的功率一定时，可用＝求功，如机车恒功率启动时．

()将变力做功转化为恒力做功

①当力的大小不变，而方向始终与运动方向相同或相反时，这类力的功等于力和路程(不是位移)的乘积．如滑动摩擦力做功、空气阻力做功等．

②当力的方向不变，大小随位移做线性变化时，可先求出力对位移的平均值＝，再由＝α计算，如弹簧弹力做功．

()作出变力随位移变化的图象，图

象与位移轴所围的“面积”即为变

力做的功．图－－中图表示恒力做

的功，图表示变力做的功，图中横

轴上方的面积表示正功，横轴下方

的面积表示负功，其总功等于正、负功的代数和．

[关键一点]应用功的公式求恒力的功时，由于力和位移都是矢量，力和位移均可按正交分解的方法进行分解，既可以把力分解为在位移方向的分力，也可以把位移分解为在力的方向上的分位移进行计算

例：如图－－所示，一质量 的物体从半径为＝ 的圆弧轨道的端，在拉力作用下沿圆弧缓慢运动到端(圆弧在竖直平面内)．拉力大小不变始终为 ，方向始终与物体在该点的切线成°角．圆弧所对应的圆心角为°，边为竖直方向．求这一过程中：(取 )

()拉力做的功．

()重力做的功．

图－－