功和功率教案

1、第五章 机械能第一课时 功 功率教学目标：1、会判断功的正负，会计算恒力的功和变力的功；2、理解功率的两个公式P=W/t和P=Fv，能利用P=Fv计算瞬时功率；3、会分析机车的两种启动方式。教学重点：1、判断正负功的方法；2、功和功率的计算。教学难点：机车的两种启动方式教学模式：四环导学式课时安排：3课时教学过程：自我梳理：64页基础题组1-3 64页考点梳理整合课堂探究：考点一：判断正负功的方法1. 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2. 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3

2、. 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例1 如图所示，小物块位于光滑的斜面体上，斜面体位于光滑的水平面上，在小物块沿斜面下滑的过程中，斜面对小物块的作用力( )A垂直于接触面，做功为0B垂直于接触面，做功不为0C不垂直于接触面，做功为0D不垂直于接触面，做功不为0解析 小物块受重力和斜面的弹力，弹力的方向垂直于接触面，弹力是否做功关键看力和位移的夹角小物块能够看做质点，小物块的位移与弹力的作用点的位移相同，弹力与位移

3、方向间的夹角为钝角，所以弹力做负功答案 B归纳总结：计算功WFlcos时，位移l指的是力的作用点相对地面的位移，注意参考系的选择对应练习：如图所示，物体沿弧形轨道滑下后进入充足长的水平传送带，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( )A始终不做功B先做负功后做正功C先做正功后不做功D先做负功后不做功解析：设传送带速度大小为v1，物体刚滑上传送带时的速度大小为v2.当v1v2时，物体随传送带一起匀速运动，故传送带与物体之间不存有摩擦力，即传送带对物体始终不做功，A准确当v1v2时，物体相对传送带向右运动，物体受到的滑动摩擦力方向向左，则物体先做匀减速运动直到速度减为v1，再做匀

4、速运动，故传送带对物体带向左运动，物体受到的滑动摩擦力方向向右，则物体先做匀加速运动直到速度达到v1，再做匀速运动，故传送带对物体先做正功后不做功，B错误，C准确课堂探究：考点二：功的计算1恒力及合力做功的计算(1)恒力的功：直接用WFlcos计算(2)合外力的功先求合外力F合，再应用公式W合F合lcos求功，其中为合力F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分别求出每个力的功W1、W2、W3，再应用W合W1W2W3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利用动能定理或功能关系求解2变力做功的计算(1)用动能定理WEk或功能关系WE，即用能量的增量等效代

5、换变力所做的功(也可计算恒力功)(2)当变力的功率P一定时，可用WPt求功，如机车恒定功率启动时(3)将变力做功转化为恒力做功当力的大小不变，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F，再由WFlcos计算，如弹簧弹力做功(4)作出变力F随位移l变化的图象，图象与位移轴所围的“面积”即为变力做的功下图中a图表示恒力F做的功W.b图表示变力F做的功W，c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、负功的代数和例题：例2 一个25 kg的小孩从高度

6、为3.0 m的滑梯顶端由静止开始滑下，滑到底端时的速度为2.0 m/s.取g10 m/s2，关于力对小孩做的功，以下结果准确的是( )A合外力做功50 JB阻力做功500 JC重力做功500 JD支持力做功50 J解析 根据动能定理可知，合外力做功等于小孩动能的变化量，即W合Ekmv202522 J50 J，选项A准确重力为恒力，其做功WGmgh25103 J750 J，选项C错误；阻力为变力，根据W合mghWf，可得其做功WfW合mgh700 J，选项B错误；支持力总是与位移垂直，因而其不做功，选项D错误归纳总结：应用功的公式求恒力的功时因为力和位移都是矢量，力和位移均可按正交分解的方法实行

7、分解，既能够把力分解为在位移方向的分力，也能够把位移分解为在力的方向上的分位移实行计算.对应练习：66页 突破训练3归纳总结：求功时，要分清力是恒力还是变力，是求某一个力的功还是合力的功，这些力做功有何特点，然后选择合适的求功方法；其中常常利用动能定理求合力或变力的功课堂探究：考点三、机车的两种启动方式两种方式以恒定功率启动 以恒定加速度启动Pt图 和vt图两种方式以恒定功率启动 以恒定加速度启动OA段过程分析vFaa不变F不变PFv直到P额Fv1运动性质加速度减小的加速直线运动匀加速直线运动，维持时间t0两种方式以恒定功率启动 以恒定加速度启动A B段过程分析FF阻a0F阻 vFa运动性质以

8、vm匀速直线运动加速度减小的加速运动BC段无FF阻a0以vm匀速运动归纳总结：图表中的v1为机车以恒定加速度启动时，匀加速运动的末速度，而vm为机车以额定功率运动时所能达到的最大速度例题：例3 2012福州模拟一汽车的额定功率P06104 W，质量m5103 kg，在平直路面上行驶时阻力是车重的0.1倍若汽车从静止开始以加速度a0.5 m/s2做匀加速直线运动，(g取10 N/kg)求：(1)汽车保持加速度不变的时间；(2)汽车实际功率随时间变化的关系；(3)此后汽车运动所能达到的最大速度解析 (1)设汽车做匀加速直线运动时的牵引力为F，阻力为Ff，匀加速过程中的最大速度vt，有FFfma F

9、fmgP0Fvt由以上各式可求得vt8.0 m/s匀加速过程持续的时间t16 s.(2)汽车在匀加速直线运动过程中的实际功率与时间的关系是P1Fvm(ga)at.(3)汽车达到额定功率后，将保持额定功率不变，随着速度的增加，牵引力减小，但只要牵引力大于阻力，汽车就做加速运动，仅仅加速度要减小，汽车做加速度逐渐减小的加速直线运动直到牵引力FFf，加速度变为零，汽车所能达到的最大速度vm12 m/s.作业：67页1-4 271页1-11板书设计：一、功：1做功的两个不可缺少的因素：力和物体在力的方向上发生的位移2功的公式：WFlcos，其中F为恒力，为F的方向与位移l的方向夹角；功的单位：焦耳(J)；功是标(矢、标)量3正功和负功：根据WFlcos可知：090 90 900W0 W0意义力F对物体做正功力F对物体不做功力F对物体做负功力F是动力还是阻力动力阻力二、功率1定义：功与完