8.1 功与功率【教案】（表格式）
文档属性
| 名称 | 8.1 功与功率【教案】（表格式） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 85.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-06-13 19:01:42 | ||
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文档简介
教学设计
课程基本信息
学科 物理 年级 高一 学期 春季
课题 功与功率
教学目标
1．知道 W=Flcosα 的适用范围。 2．会根据公式计算多个力的总功。 3．理解功率的意义，会根据功率的定义式和运动学公式，导出使用。 4．能在实际情景中区分平均功率与瞬时功率。会运用功率公式解决简单的实际问题。
教学内容
教学重点： 1. 理解功的物理定义，掌握做功的两个要素。 2. 会用公式正确计算功，理解负功的物理意义。 3．瞬时功率的概念。
教学难点： 1. 功的一般计算公式W=Flcosα的理解与应用。
2. 理解功率与力、速度的关系及计算。 3．瞬时功率和平均功率的计算。
教学过程
任何人类活动都离不开能量，在长期的科学探索实践中，人们发现不同形式的能量可以相互转化，并且能量的转化与功的概念密切相关。原因就是，如果在一个过程中存在做功的现象，就必然存在能量转移或转化的现象，从本节开始我们来学习关于功的相关知识。 C919飞机 ，是中国按照国际民航规章自行研制、具有自主知识产权的大型喷气式民用飞机，于2017年5月5日成功首飞。 2023年5月28日，国产大飞机C919上海虹桥-成都天府商业首飞。 在初中我们就学过做功，如果一个物体受到力的作用，并且在这个力的方向上通过一段距离 ，我们就说这个力对物体做了功。 做功的两个条件（1）作用在物体上的力（2）物体在力的方向上通过的距离 如919的发动机推动飞机往前运行，距离L，我们就说发动机对飞机做的功等于FL 并且我们还学习到1.当力F和运动方向L同向时：力做功为FL 2.当力F和运动方向L垂直时：力不做功 在初中学习功的概念时，强调物体运动方向和力的方向的一致性，但是在生活中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。力对物体做不做功？若做了功，又做了多少功？怎样计算这些功呢？本节课我们来继续学习有关功的知识，在初中的基础上进行扩展。 首先，我们先确定研究对象，并对其进行受力分析 这里我们的研究对象是雪橇，他依次受到自身的重力、马给他的拉力，以及地面给他支持力和水平面给他的摩擦力 车的拉力和他的运动方向不一致，我们通过研究发现，他们之间的夹角为α 物体在与水平方向成角的力的作用下，沿水平方向向前行驶的距离为，如图乙所示，请同学们根据做功的要素，求力对物体所做的功。 在上述问题中，由于物体所受力的方向与运动方向成一夹角，可根据力的作用效果把沿两个方向分解：即跟位移方向一致的分力，跟位移方向垂直的分力，如图所示： 据做功的两个不可缺少的因素可知：分力对物体所做的功等于。而分力的方向跟位移的方向垂直，物体在的方向上没有发生位移，所以分力所做的功等于零。所以，力所做的功: 当然我们在处理过程中也可以这样理解，将物体的位移分解成 跟力方向一致的分力L1，跟力方向垂直的分力L2，如图所示 据做功的两个不可缺少的因素可知：力F对物体l1所做的功等于Fcosal。而力在L2的方向上没有发生位移，所以做的功等于零。所以，力所做的功:Fcosal 所以功的公式就可理解成在位移方向的分力与位移的乘积，或力与位移在力的方向的分量的乘积。 在这里我们就深刻理解功的定义了，如果一个物体受到力的作用，并且在这个力的方向上通过一段位移 ，我们就说这个力对物体做了功。 力对物体所做的功，功的大小等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦这三者的乘积。 功的公式还可理解成在位移方向的分力与位移的乘积，或力与位移在力的方向的分量的乘积。 在用功的公式计算时，各量要求统一采用国际单位制。在SI制中，功的单位为焦。1N的力使物体产生1M的位移，做功为1J。 在刚才计算中我们也得到了.功是标量，没有方向，但有正负。 在计算过程中需要注意的是 （1） 功是过程量，对应一段时间或位移是力对空间的积累效果；故计算功时一定要指明是哪个力在哪个过程对物体做的功。若力撤消后物体仍运动，则该力做的功与撤消后物体发生的位移无关 （2） 该公式只能求恒力做功，若是变力，则不能直接用此公式求解。 思考4：足球运动员把足球踢出去后的过程,足球运动了一段距离,踢出后运动员对足球是否做功 举重运动员举着杠铃不动的过程中，运动员对杠铃做功吗？ 对于做功必须是力和力作用时间内力方向上位移的的乘积。 通过上边的学习，我们已明确了力和位移之间的夹角，并且知道了它的取值范围是。那么，在这个范围之内，可能大于0，可能等于0，还有可能小于0，从而得到功也可能大于0、等于0、小于0。请画出各种情况下力做功的示意图，并加以讨论。 ①当时，，。力和位移的方向垂直时，力不做功； ②当时，，。这表示力对物体做正功； ③当时，，。这表示力对物体做负功。 通过前面事例我们得到功的正负由力和位移之间的夹角决定，所以功的正负决不表示方向，①功的正负表示是动力对物体做功还是阻力对物体做功，当力对物体做正功时，该力就对物体的运动起推动作用；是动力； 当力对物体做负功时，该力就对物体运动起阻碍作用。某力做多少负功，也可说成“物体克服该力做多少功” ②功的正负是借以区别谁对谁做功的标志，。功的正、负并不表示功的方向，而且也不是数量上的正与负。如我们既不能说“正功与负功的方向相反”，也不能说“正功大于负功”，它们仅表示相反的做功效果。 所以说功是标量，只有量值，没有方向 下面我们一起看一下课本例题 【例题】一个质量m＝150kg的雪橇，受到与水平方向成37°角的斜向上方的拉力F=500N，在水平地面上移动的距离为5m，物体与地面间的滑动摩擦力f＝100N，cos 37°＝ 0.8。 求（1）各个力对物体所做的功 （2）各个力对物体做功的代数和 （3）物体所受的合力 （4）合力对物体做的功 【解析】（1）拉力在水平方向的分力为 Fx ＝ Fcos 37° WF＝ Fxl ＝Fl cos 37°＝2000J 阻力与运动方向相反:Wf ＝ f l cos180°＝－500J, WN＝Wmg＝0 （2）力对物体所做总的代数和， 即W ＝WF+Wf + WN+Wmg＝1500J （3）F合= Fx-f＝ 300N （4）W合＝ F合l ＝300N×5m＝1500J 从这儿我们也可以看出，当物体在几个力的共同作用下发生一段位移时，这几个力对物体所做的功可以用下述方法求解： （1）求出各个力所做的功，然后求出所有功的代数和。即：则总功等于各个力所做功的代数和； （2）求出各个力的合力，然后再求出合力的功，即总功等于合力所做的功。 建筑工地上有两台起重机将重物吊起来，下表是他们工作情况记录，起重机A吊200KG的重物匀速上升16M，B起重机吊400KG的重物匀速上升6M 问题1：哪台起重机做功多？ 问题2：哪台起重机做功快？ 对于做工多少我们横容易得到， 那哪台起重机做功快？我们该如何描述这一做个做功的快慢呢？做功相同，时间越短，做功越快，时间相同，做的功越多，做功越快， 物理上采用的是利用单位时间内做功的多少来度量做功的快慢 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：国际单位：瓦特（w），常用单位：千瓦（kw）或焦耳/秒（J/s） W→功→单位：焦耳（J） ｔ→做功所用时间→单位：秒（s） 换算关系：1kw=1000w1w=1J/s 说明：用已知物理量的比值定义新的物理量，是建立物理概念常用的方法。使用该方法能够进一步揭示和表述被探究对象的某些物理性质及变化规律，像我们已经研究过的速度、加速度等物理量就是用这种方法来定义的。 5．功率是标量，功率表示做功过程中能量转化的快慢。 由功率的定义式我们在引入功的定义式通过数学运算之后，我们就得到功率的又一种表达方式。在这种表达方式中，始终的F表示F对物体做功的力。在日常生活中，我们常说某台机器的功率或者是某物体做功的功率，实际上指的是某个力对物体做功的功率。并且我们在公式中发现，如果力和速度同向时，那么他们夹角就为零度，此时功率表达式就可以写成P等于FV。那么由此我们就得到功率的两个表达式 在表达是一中，我们发现如果时间取一段儿的话，那么这时算下是一段时间的功率，我们把它叫做平均功率，如果时间去极短的话，这算下是某个瞬间功率，我们把这样的功率叫做顺时功率。对应着，在这个表达式中，我们就可以得到，当速度是平均速度时，此时表示的就是平均功率，当速度为瞬时速度时，那么求下的就是瞬时功率 思考1：奥运长跑运动员能否用100m短跑的速度来完成5000m的赛跑路程呢？为什么？ 人力直接做功能否像起重机做功那样快？人如果做功过快，会产生什么后果呢？ 人做功过快，会引起疲劳、甚至受伤、生病等，汽车超负荷工作会造成发动机熄火或烧毁。 那这里我们就有这几种功率 1.额定功率：是指机器正常工作时的最大输出功率，也就是机器铭牌上的标称值。 2.实际功率：是指机器在工作中实际输出的功率 注意：机器不一定在额定功率下工作，机器正常工作时实际功率总是小于或等于额定功率，机器只能在短暂时间内实际功率略大于额定功率，但不允许长时间超过额定功率。 在本节课的学习中，我们学习了功以及功率，并明确他们的公式单位、物理意义，会区分几种常见的功率 2023年5月28日，国产大飞机C919上海虹桥-成都天府商业首飞。 彻底打破西方国家长达半个世纪的垄断。C919只是我们在民航飞机领域的一个开始，相信未来我们会有更多的大飞机，翱翔在蓝天
课程基本信息
学科 物理 年级 高一 学期 春季
课题 功与功率
教学目标
1．知道 W=Flcosα 的适用范围。 2．会根据公式计算多个力的总功。 3．理解功率的意义，会根据功率的定义式和运动学公式，导出使用。 4．能在实际情景中区分平均功率与瞬时功率。会运用功率公式解决简单的实际问题。
教学内容
教学重点： 1. 理解功的物理定义，掌握做功的两个要素。 2. 会用公式正确计算功，理解负功的物理意义。 3．瞬时功率的概念。
教学难点： 1. 功的一般计算公式W=Flcosα的理解与应用。
2. 理解功率与力、速度的关系及计算。 3．瞬时功率和平均功率的计算。
教学过程
任何人类活动都离不开能量，在长期的科学探索实践中，人们发现不同形式的能量可以相互转化，并且能量的转化与功的概念密切相关。原因就是，如果在一个过程中存在做功的现象，就必然存在能量转移或转化的现象，从本节开始我们来学习关于功的相关知识。 C919飞机 ，是中国按照国际民航规章自行研制、具有自主知识产权的大型喷气式民用飞机，于2017年5月5日成功首飞。 2023年5月28日，国产大飞机C919上海虹桥-成都天府商业首飞。 在初中我们就学过做功，如果一个物体受到力的作用，并且在这个力的方向上通过一段距离 ，我们就说这个力对物体做了功。 做功的两个条件（1）作用在物体上的力（2）物体在力的方向上通过的距离 如919的发动机推动飞机往前运行，距离L，我们就说发动机对飞机做的功等于FL 并且我们还学习到1.当力F和运动方向L同向时：力做功为FL 2.当力F和运动方向L垂直时：力不做功 在初中学习功的概念时，强调物体运动方向和力的方向的一致性，但是在生活中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。力对物体做不做功？若做了功，又做了多少功？怎样计算这些功呢？本节课我们来继续学习有关功的知识，在初中的基础上进行扩展。 首先，我们先确定研究对象，并对其进行受力分析 这里我们的研究对象是雪橇，他依次受到自身的重力、马给他的拉力，以及地面给他支持力和水平面给他的摩擦力 车的拉力和他的运动方向不一致，我们通过研究发现，他们之间的夹角为α 物体在与水平方向成角的力的作用下，沿水平方向向前行驶的距离为，如图乙所示，请同学们根据做功的要素，求力对物体所做的功。 在上述问题中，由于物体所受力的方向与运动方向成一夹角，可根据力的作用效果把沿两个方向分解：即跟位移方向一致的分力，跟位移方向垂直的分力，如图所示： 据做功的两个不可缺少的因素可知：分力对物体所做的功等于。而分力的方向跟位移的方向垂直，物体在的方向上没有发生位移，所以分力所做的功等于零。所以，力所做的功: 当然我们在处理过程中也可以这样理解，将物体的位移分解成 跟力方向一致的分力L1，跟力方向垂直的分力L2，如图所示 据做功的两个不可缺少的因素可知：力F对物体l1所做的功等于Fcosal。而力在L2的方向上没有发生位移，所以做的功等于零。所以，力所做的功:Fcosal 所以功的公式就可理解成在位移方向的分力与位移的乘积，或力与位移在力的方向的分量的乘积。 在这里我们就深刻理解功的定义了，如果一个物体受到力的作用，并且在这个力的方向上通过一段位移 ，我们就说这个力对物体做了功。 力对物体所做的功，功的大小等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦这三者的乘积。 功的公式还可理解成在位移方向的分力与位移的乘积，或力与位移在力的方向的分量的乘积。 在用功的公式计算时，各量要求统一采用国际单位制。在SI制中，功的单位为焦。1N的力使物体产生1M的位移，做功为1J。 在刚才计算中我们也得到了.功是标量，没有方向，但有正负。 在计算过程中需要注意的是 （1） 功是过程量，对应一段时间或位移是力对空间的积累效果；故计算功时一定要指明是哪个力在哪个过程对物体做的功。若力撤消后物体仍运动，则该力做的功与撤消后物体发生的位移无关 （2） 该公式只能求恒力做功，若是变力，则不能直接用此公式求解。 思考4：足球运动员把足球踢出去后的过程,足球运动了一段距离,踢出后运动员对足球是否做功 举重运动员举着杠铃不动的过程中，运动员对杠铃做功吗？ 对于做功必须是力和力作用时间内力方向上位移的的乘积。 通过上边的学习，我们已明确了力和位移之间的夹角，并且知道了它的取值范围是。那么，在这个范围之内，可能大于0，可能等于0，还有可能小于0，从而得到功也可能大于0、等于0、小于0。请画出各种情况下力做功的示意图，并加以讨论。 ①当时，，。力和位移的方向垂直时，力不做功； ②当时，，。这表示力对物体做正功； ③当时，，。这表示力对物体做负功。 通过前面事例我们得到功的正负由力和位移之间的夹角决定，所以功的正负决不表示方向，①功的正负表示是动力对物体做功还是阻力对物体做功，当力对物体做正功时，该力就对物体的运动起推动作用；是动力； 当力对物体做负功时，该力就对物体运动起阻碍作用。某力做多少负功，也可说成“物体克服该力做多少功” ②功的正负是借以区别谁对谁做功的标志，。功的正、负并不表示功的方向，而且也不是数量上的正与负。如我们既不能说“正功与负功的方向相反”，也不能说“正功大于负功”，它们仅表示相反的做功效果。 所以说功是标量，只有量值，没有方向 下面我们一起看一下课本例题 【例题】一个质量m＝150kg的雪橇，受到与水平方向成37°角的斜向上方的拉力F=500N，在水平地面上移动的距离为5m，物体与地面间的滑动摩擦力f＝100N，cos 37°＝ 0.8。 求（1）各个力对物体所做的功 （2）各个力对物体做功的代数和 （3）物体所受的合力 （4）合力对物体做的功 【解析】（1）拉力在水平方向的分力为 Fx ＝ Fcos 37° WF＝ Fxl ＝Fl cos 37°＝2000J 阻力与运动方向相反:Wf ＝ f l cos180°＝－500J, WN＝Wmg＝0 （2）力对物体所做总的代数和， 即W ＝WF+Wf + WN+Wmg＝1500J （3）F合= Fx-f＝ 300N （4）W合＝ F合l ＝300N×5m＝1500J 从这儿我们也可以看出，当物体在几个力的共同作用下发生一段位移时，这几个力对物体所做的功可以用下述方法求解： （1）求出各个力所做的功，然后求出所有功的代数和。即：则总功等于各个力所做功的代数和； （2）求出各个力的合力，然后再求出合力的功，即总功等于合力所做的功。 建筑工地上有两台起重机将重物吊起来，下表是他们工作情况记录，起重机A吊200KG的重物匀速上升16M，B起重机吊400KG的重物匀速上升6M 问题1：哪台起重机做功多？ 问题2：哪台起重机做功快？ 对于做工多少我们横容易得到， 那哪台起重机做功快？我们该如何描述这一做个做功的快慢呢？做功相同，时间越短，做功越快，时间相同，做的功越多，做功越快， 物理上采用的是利用单位时间内做功的多少来度量做功的快慢 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：国际单位：瓦特（w），常用单位：千瓦（kw）或焦耳/秒（J/s） W→功→单位：焦耳（J） ｔ→做功所用时间→单位：秒（s） 换算关系：1kw=1000w1w=1J/s 说明：用已知物理量的比值定义新的物理量，是建立物理概念常用的方法。使用该方法能够进一步揭示和表述被探究对象的某些物理性质及变化规律，像我们已经研究过的速度、加速度等物理量就是用这种方法来定义的。 5．功率是标量，功率表示做功过程中能量转化的快慢。 由功率的定义式我们在引入功的定义式通过数学运算之后，我们就得到功率的又一种表达方式。在这种表达方式中，始终的F表示F对物体做功的力。在日常生活中，我们常说某台机器的功率或者是某物体做功的功率，实际上指的是某个力对物体做功的功率。并且我们在公式中发现，如果力和速度同向时，那么他们夹角就为零度，此时功率表达式就可以写成P等于FV。那么由此我们就得到功率的两个表达式 在表达是一中，我们发现如果时间取一段儿的话，那么这时算下是一段时间的功率，我们把它叫做平均功率，如果时间去极短的话，这算下是某个瞬间功率，我们把这样的功率叫做顺时功率。对应着，在这个表达式中，我们就可以得到，当速度是平均速度时，此时表示的就是平均功率，当速度为瞬时速度时，那么求下的就是瞬时功率 思考1：奥运长跑运动员能否用100m短跑的速度来完成5000m的赛跑路程呢？为什么？ 人力直接做功能否像起重机做功那样快？人如果做功过快，会产生什么后果呢？ 人做功过快，会引起疲劳、甚至受伤、生病等，汽车超负荷工作会造成发动机熄火或烧毁。 那这里我们就有这几种功率 1.额定功率：是指机器正常工作时的最大输出功率，也就是机器铭牌上的标称值。 2.实际功率：是指机器在工作中实际输出的功率 注意：机器不一定在额定功率下工作，机器正常工作时实际功率总是小于或等于额定功率，机器只能在短暂时间内实际功率略大于额定功率，但不允许长时间超过额定功率。 在本节课的学习中，我们学习了功以及功率，并明确他们的公式单位、物理意义，会区分几种常见的功率 2023年5月28日，国产大飞机C919上海虹桥-成都天府商业首飞。 彻底打破西方国家长达半个世纪的垄断。C919只是我们在民航飞机领域的一个开始，相信未来我们会有更多的大飞机，翱翔在蓝天