功和功率复习教案.doc

功和功率复习教案 黄晓明 用25分钟复习： 前几节课我们说了第三章-牛顿运动定律，下面我提问下，看看大家掌握得如何：牛顿几个定律， 最重要的是第几定律 牛二定律的内容？牛二定律：物体的加速度跟所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比。加速度的方向跟合外力方向相同，这就是牛顿第二定律。数学表达式为三个要点：因果性：是产生加速度a的原因，它们同时产生，同时变化，同时存在，同时消失；方向性：a与都是矢量，方向严格相同；瞬时性和对应性：a为某时刻某物体的加速度，是该时刻作用在该物体上的合外力。解题步骤 确定研究对象； 受力分析并找出加速度方向； 建立直角坐标系，使尽可能多的力或加速度落在坐标轴上，并将其余分解到两坐标轴上； 分别沿x轴方向和y轴方向应用牛顿第二定律列出方程； 统一单位，计算数值。牛顿第一定律（即惯性定律） 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。1、理解要点： 运动是物体的一种属性，物体的运动不需要力来维持。 它定性地揭示了运动与力的关系：力是改变物体运动状态的原因，是使物体产生加速度的原因。 第一定律是牛顿以伽俐略的理想斜面实验为基础，总结前人的研究成果加以丰富的想象而提出来的；定律成立的条件是物体不受外力，不能用实验直接验证。 牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础，不能认为它是牛顿第二定律合外力为零时的特例，第一定律定性地给出了力与运动的关系，第二定律定量地给出力与运动的关系。 2、惯性：物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性。 惯性是物体的固有属性，与物体的受力情况及运动状态无关。 质量是物体惯性大小的量度。惯性不是力，惯性是物体具有的保持匀速直线运动或静止状态的性质、力是物体对物体的作用，惯性和力是两个不同的概念。牛顿第三定律两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在一条直线上，公式可写为。 1. 作用力与反作用力和二力平衡的区别内容作用力和反作用力二力平衡受力物体作用在两个相互作用的物体上作用在同一物体上依赖关系同时产生，同时消失相互依存，不可单独存在无依赖关系，撤除一个、另一个可依然存在，只是不再平衡叠加性两力作用效果不可抵消，不可叠加，不可求合力两力运动效果可相互抵消，可叠加，可求合力，合力为零；形变效果不能抵消力的性质一定是同性质的力可以是同性质的力也可以不是同性质的力不会的题目： 例1. 传送带与水平面夹角37，皮带以10m/s的速率运动，皮带轮沿顺时针方向转动，如图6所示。今在传送带上端A处无初速地放上一个质量为的小物块，它与传送带间的动摩擦因数为0.5，若传送带A到B的长度为16m，g取，则物体从A运动到B的时间为多少？解析：由于，物体一定沿传送带对地下移，且不会与传送带相对静止。 设从物块刚放上到皮带速度达10m/s，物体位移为，加速度，时间，因物速小于皮带速率，根据牛顿第二定律，方向沿斜面向下。皮带长度。 设从物块速率为到B端所用时间为，加速度，位移，物块速度大于皮带速度，物块受滑动摩擦力沿斜面向上，有： 即（舍去） 所用总时间就讲这一道，下面进入今天的正题： 功和功率 1.功的概念： 如果一个物体受到力的作用，并且在力的方向上发生了位移，物理学中就说这个力对物体做了功。在物理学中，力 和 物体在力的方向上发生的位移，是做功的两个不可缺少的因素。2功的公式力F使滑块发生位移S这个过程中，F对滑块做了多少功如何计算？ 同学回答出：W=Fs。如果细绳斜向上拉滑块，如图2所示，这种情况下滑块沿F方向的位移是多少？分析得出这一位移为s cos 。至此按功的前一公式即可得到如下计算公式： W=Fs cos 适用于恒力做功功的单位 功的单位是焦耳（J）1J1Nm3正功、负功（1）对功的计算公式的可能值进行讨论。从cos的可能值入手讨论，指出功W可能为正值、负值或零，再进一步说明，力F与s间夹角的取值范围，最后总结并作如下板书：当090时，cos为正值，W为正，称为力对物体做正功，或称为力对物体做功。当=90时， cos =0，W=0，力对物体做零功，即力对物体不做功。当90180时，cos 为负，W为负，称为力对物体做负功，或物体克服力做功。功是标量正功的意义是：力对物体做功向物体提供能量，即受力物体获得了能量。负功的意义是：物体克服外力做功，向外输出能量，即负功表示物体失去了能量。重力做正功，表示势能向动能转化；重力做负功，表示动能向势能转化，这里的正功、负功不再表示能量得失，而是表示能量转化方向的。和功的求法1先求合力再乘位移 2先求各力的功在相加例题：2质量为m的物体，受水平力F的作用，在粗糙的水平面上运动，下列说法中正确的是 （ A、C、D ）A如果物体做加速直线运动，F一定做正功B如果物体做减速直线运动，F一定做负功C如果物体做减速直线运动，F可能做正功D如果物体做匀速直线运动，F一定做正功功率（1）功率功率是表示物体做功快慢的物理量.类比得到功率的公式.a.在前边的运动学中，我们已学过一个表示运动快慢的物理量.它是哪个物理量?速度b.同学们回忆一下，我们是如何求解速度的？答：我们是用物体通过的位移和发生这段位移所用时间的比值来求解速度的.c.类比：既然功率是表示物体做功快慢的物理量，所以我们可以用功跟完成这些功所用时间的比值来求解功率.得到功率的求解公式并板书：.问：同学们能说出公式中各个字母所表示的物理量和单位吗?W力所做的功焦（J）做功所用时间秒(s).概括功率的单位：功率瓦（W）国际单位：瓦特（W），常用单位：千瓦（kW） kW=1000 WW=J/sa：用多媒体投影问题：例题3 一个物体在F的作用下，在时间内发生的位移为s，已知作用力F的方向和位移方向相同，求：(1)力F所做的功：WFs(2)力F的功率：Fb.由此得到功率的另一求解公式F 即力F的功率等于力F和物体运动速度的乘积. c.求出的是在时间内的平均速度.则F求出的是F在时间内的平均功率.如果取得足够小，则就可以为某一时刻的瞬时速度.据F求出的就是F在该时刻的瞬时功率.板书：平均功率F(是平均速度) 瞬时功率F(是瞬时速度).讨论：由求出的是瞬时功率还是平均功率?由于的功率反映的是做功的平均快慢程度，所以，据求出的是平均功率. (2)关于功功率计算的巩固训练训练1 质量3 kg的物体，在水平力F6 的作用下，在光滑的水平面上从静止开始运动，运动时间3 s，求：a.力F在3 s内对物体所做的功.b.力F在3 s内对物体所做功的平均功率.c.在3 s末力F对物体做功的瞬时功率.学生讨论并写出求解过程.解：物体在水平力F的作用下，在光滑水平面上做初速度为零的匀加速直线运动，根据牛顿第二定律可求出加速度 m/s2则：物体在3 s末的速度a6 /s物体在3 s内的位移sa29 ma.力F做的功WFs69 J54 Jb.力F在3 s内的平均功率 W=18 W或W18 W求代入=W=18 Wc.3 s末力F的瞬时功率F66 W=36 W(3)功率的求解公式F的理解：思考题（我读 然后同学回答）a.当汽车以恒定功率上坡时，司机常用换档的方法来减小速度，为什么?b.汽车上坡时，要保持速度不变，就必须加大油门，为什么?c.起重机在竖直方向匀速吊起某一重物时为什么发动机输出的功率越大，起吊的速度就越大?注意：强调加大油门的目的是为了增大输出功率.三、巩固练习1.介绍相关知识机车起动过程中，发动机的功率指牵引力的功率而不是合外力或阻力的功率.发动机的额定功率，指的是该机器正常工作时的最大输出功率，并不是任何时候发动机的功率都等于额定功率，实际输出功率可在零和额定值之间取值.2.巩固训练题2.训练题2. 汽车发动机的额定功率为60W，汽车质量为5 t，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的.倍，取10/s2，问：汽车保持以额定功率从静止起动后能达到的最大速度是多少?若汽车保持以0.5 /s2的加速度做匀加速运动，这一过程能维持多长时间?3. 速度vF牵F阻恒定a当a=0时F牵-F阻汽车以恒定功率起动后先做变加速运动，最后做匀速直线运动，变化情况如下：此时达到最大速度，此后保持做匀速直线运动.当汽车以恒定加速度起动后，过程变化情况如下：a恒定F阻恒定aP=F牵vv当P=Pea0以后Pe一定随着v据F牵=F牵恒定Pv，将继续增大F阻恒定当F牵=F阻时a=0F牵a此时达到最大速度以后汽车将保持以做匀速直线运动.4.据上述分析：学生求解上述巩固训练5.正确的解题过程.解：汽车受力情况如图所示据上述分析可知：当牵引力F牵大小等于阻力F阻时，汽车的加速度a，速度达到最大值，据公式F，可得出汽车最大速度./s12 /s由上述分析可知：以恒定加速度起动后的汽车先做一段匀变速运动，当汽车的功率达到额定功率以后，加速度减小，汽车将做变加速运动，速度继续增大直到加速度a，这时速度达到最大值，以后将保持以做匀速直线运动，这样汽车做匀加速运动所能维持的时间应该从开始截止到汽车达到额定功率的时候，设汽车做匀加速运动时的牵引力为F牵，阻力为F阻，据牛顿第二定律，有F牵F阻ma.a7500 当汽车的功率增大到额定功率时，汽车做匀加速过程结束，设这时汽车的速度为，据功率公式F牵有 得：m/s=8 m/s设汽车能维持匀加速运动的时间为t则：四、小结1.功是能量转换的量度，即：有功必有能量形式的转换，做了多少功，就有多少能量的转换。2.功的大小：W=FScos3.两个要素力 和力方向上的位移4.单位焦耳J5功 率率1.表示做功快慢的物理量2.功跟完成这些功所用时间的比值，叫功率3.公式：求平均功率F4.公式FF一定时，一定时，FP一定时，F5.单位：瓦（W）W、W、1W W5.正功：表示动力功负功：表示阻力功4.要会用F分析汽车的两种起动过程七、素质能力训练1.质量为的汽车在倾角为的斜坡上匀速行驶，上坡时的速度为1，下坡时的速度为2，设汽车运动过程中所受阻力不变，且上、下坡时汽车发动机的功率也相同，则汽车的功率等于_.2.起重机在s内将2的货物由静止开始匀加速提升10 高，若取10 /s2，则此起重机具备的最小功率应是_kW.解答： 1. 提示：设摩擦力为，下滑力为，s，则上坡时，牵引力F，F（）；下坡时，牵引力F，F2（）2，即可求得.2.86.4 提示：起重机的功率PF，货物匀速上升，F不变，速度不断增大，起重机的功率不断增大，因此当货物被提升到10 处时起重机的功率就是起重机应具备的最小功率.供课堂使用：1、上节课疑难题目：传送带与水平面夹角37，皮带以10m/s的速率运动，皮带轮沿顺时针方向转动，如图6所示。今在传送带上端A处无初速地放上一个质量为的小物块，它与传送带间的动摩擦因数为0.5，若传送带A到B的长度为16m，g取，则物体从A运动到B的时间为多少？2、例题：质量为m的物体，受水平力F的作用，在粗糙的水平面上运动，下列说法中正确的是（ ）A如果物体做加速直线运动，F一定做正功B如果物体做减速直线运动，F一定做负功C如果物体做减速直线运动，F可能做正功D如果物体做匀速直线运动，F一定做正功3、例题：一个物体在F的作用下，在时间内发生的位移为s，已知作用力F的方向和位移方向相同，求：(1)力F所做的功： (2)力F的功率：训练1：质量3 kg的物体，在水平力F6 的作用下，在光滑的水平面上从静止开始运动，运动时间3 s，求：a.力F在3 s内对物体所做的功.b.力F在3 s内对物体所做功的平均功率.c.在3 s末力F对物体做功的瞬时功率.训练2：汽车发动机的额定功率为