功与能教案(3.0).docx
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1、 【模块标题】功和能【模块目标】目标1 理解能够应用功和功率的基本概念解题目标2 理解能够应用动能定理解决相关问题目标3 理解能够应用机械能守恒定律解决系统问题目标4 识别能够解答机械能变化相关问题【模块讲解】【常规讲解】1功和功率【常规讲解】2动能与动能定理【常规讲解】3机械能【常规讲解】1:功和功率 【板书整理】一:功 1. 特别提醒:(1)功是标量,没有方向,但有正、负之分夹角功的正负90力对物体做负功或成物体克服这个力做了功 (2)此式只适用于恒力做功的计算二:变力做功1.一般变力用动能定理计算2.几种特殊变力功的求解(1)微元法(2)平均力法(3)图象法(4)功率法三:功率1.平均功
2、率: 2.瞬时功率 PFvcos .特别注意:而PFv能计算平均值和瞬时值(1)若v是瞬时值,则计算出的功率是瞬时值(2)若v是平均值,则计算出的功率是平均值【授课流程】步骤功的计算相关讲解【参考讲解】1恒力做功的计算公式WFlcos ,其中F为恒力,l是物体相对地面的位移,而不是相对于和它接触的物体的位移 特别提醒:此式只适用于恒力做功的计算2功是标量,没有方向,但有正、负之分夹角功的正负90力对物体做负功或成物体克服这个力做了功3总功的计算: (1)先求物体所受的合外力,再求合外力的功;(2) 先求每个力做的功,再求各力做功的代数和(3) 合外力做功,等于物体动能的变化。4变力做功的计算:
3、(1).一般变力用动能定理计算(2).几种特殊变力功的求解微元法当物体在变力的作用下做曲线运动时,若力的方向与物体运动的切线方向之间的夹角不变,且力与位移的方向同步变化时,可用微元法将曲线分成无限个小段,每一个小段可认为是恒力做功,总功即为各个小段做功的代数和平均力法如果参与做功的变力,其方向不变,而大小随位移线性变化,则可求出平均力等效代入公式WFlcos 求解图象法如果参与做功的变力方向与位移方向始终一致而大小随位移变化,我们可作出该力随位移变化的图象那么图线与坐标轴所围成的面积,即为变力做的功功率法用WPt求恒定功率下的变力(如汽车、轮船的牵引力)做功写板书变力做功1.一般变力用动能定理
4、计算2.几种特殊变力功的求解(1)微元法(2)平均力法(3)图象法(4)功率法配题逻辑:变力做功的计算例题1(2017新课标卷)如图,一质量为m,长度为l的均匀柔软细绳PQ竖直悬挂。用外力将绳的下端Q缓慢地竖直向上拉起至M点,M点与绳的上端P相距。重力加速度大小为g。在此过程中,外力做的功为( )A B C D 【讲解】A由过程中,PM段细绳的机械能不变,MQ段细绳的机械能的增量,由功能原理可知:在此过程中外力做的功为 , 故A正确,B、C、D错误。配题逻辑:关于弹簧的变力做功的计算练习1-1(2018江苏卷)如图所示,轻质弹簧一端固定,另一端连接一小物块,O点为弹簧在原长时物块的位置物块由A
5、点静止释放,沿粗糙程度相同的水平面向右运动,最远到达B点在从A到B的过程中,物块( )(A)加速度先减小后增大(B)经过O点时的速度最大(C)所受弹簧弹力始终做正功(D)所受弹簧弹力做的功等于克服摩擦力做的功【讲解】AD本题考查力与运动的关系和功能关系,意在考查学生的综合分析能力。物体从A点到O点过程,弹力逐渐减为零,刚开始弹簧弹力大于摩擦力,故可分为弹力大于摩擦力过程和弹力小于摩擦力过程:弹力大于摩擦力过程,合力向右,加速度也向右,由于弹力减小,摩擦力不变,小球所受合力减小加速度减小,弹力等于摩擦力时速度最大,此位置在A点与O点之间;弹力小于摩擦力过程,合力方向与运动方向相反,弹力减小,摩擦
6、力大小不变,物体所受合力增大,物体的加速度随弹簧形变量的减小而增加,物体作减速运动;从O点到B点的过程弹力增大,合力向左,加速度继续增大,选项A正确、选项B错误;从A点到O点过程,弹簧由压缩恢复原长弹力做正功,从O点到B点的过程,弹簧伸长,弹力做负功,故选项C错误;从A到B的过程中根据动能定理弹簧弹力做的功等于物体克服摩擦力做的功,故选项D正确。配题逻辑:特殊变力做功的计算练习1-2(2017新课标卷)如图,一光滑大圆环固定在桌面上,环面位于竖直平面内,在大圆环上套着一个小环,小环由大圆环的最高点从静止开始下滑,在小环下滑的过程中,大圆环对它的作用力( )A.一直不做功B.一直做正功C.始终指
7、向大圆环圆心D.始终背离大圆环圆心【讲解】A大圆环是光滑的,则小环和大环之间没有摩擦力;大环对小环的支持力总是垂直于小环的速度方向,所以大环对小环没有做功,故A正确,B错误;根据运动过程分析可知,小环在运动过程中,在大环的上半部分运动时,大环对小环的支持力背离大环圆心,运动到大环的下半部分时,支持力指向大环的圆心,故C,D错误步骤功率的计算【参考讲解】1功率的定义:功跟完成这些功所用时间的比值2功率的物理意义:描述做功的快慢3功率的两个公式:(1),P为时间t内的平均功率;(2)PFvcos (为F与v的夹角)v为平均速度,则P为平均功率;v为瞬时速度,则P为瞬时功率4. 额定功率:机械正常工
8、作时输出的最大功率5. 实际功率:机械实际工作时输出的功率实际功率往往小于额定功率写板书1.平均功率: 2.瞬时功率 PFvcos .特别注意:而PFv能计算平均值和瞬时值(1)若v是瞬时值,则计算出的功率是瞬时值(2)若v是平均值,则计算出的功率是平均值配题逻辑:平均功率的计算例2(2018海南卷)某大瀑布的平均水流量为5900m3/s,水的落差为50m。已知水的密度为1.00x103kg/m3.在大瀑布水流下落过程中,重力做功的平均功率约为( ) A. 3x106w B.3x107 w C. 3x108 w D. 3x109 w【讲解】D本题考平均功率及平均水流量的相关知识点,同时考查了估
9、算能力,由平均功率定义得 故D正确配题逻辑:功率与图像结合例题3 (2018新课标3卷)地下矿井中的矿石装在矿车中,用电机通过竖井运送至地面。某竖井中矿车提升的速度大小v随时间t的变化关系如图所示,其中图线分别描述两次不同的提升过程,它们变速阶段加速度的大小都相同;两次提升的高度相同,提升的质量相等。不考虑摩擦阻力和空气阻力。对于第次和第次提升过程,( )A矿车上升所用的时间之比为4:5 B电机的最大牵引力之比为2:1C电机输出的最大功率之比为2:1 D电机所做的功之比为4:5【讲解】ACA矿车上升所用的时间,过程为,其中加速过程时间为,位移为,则,减速过程为,位移也为,第次提升加速时间为,位
10、移为,减速过程时间也为,位移也为,则匀速过程时间为,所以矿车上升所用的时间之比为,A正确;B加速上升时电机的牵引力,加速度相等所以最大牵引力之比为1:1,B错误;C电机输出的功率为,因为最大牵引力相等,所以最大功率之比等于最大速度之比,为2:1,C正确;D.电机所做的功为,所以相等,D错误。配题逻辑:功率与图像结合练习2-1(2015全国卷2)一汽车在平直公路上行驶。从某时刻开始计时,发动机的功率P随时间t的变化如图所示。假定汽车所受阻力的大小f恒定不变。下列描述该汽车的速度v随时间t变化的图线中,可能正确的是()【解析】选A。本题属于机车的恒定功率启动问题。当牵引力大于阻力时,机车加速运动,
11、但速度的增加会导致牵引力变小,机车所受的合力变小,机车的加速度变小,故机车的运动为加速度不断变小的加速运动,直到加速度等于零变为匀速直线运动,故0t1时间内,是一个恒定功率加速过程,直到变为匀速直线运动,t1t2时间内,是另一个恒定功率加速过程,直到变为匀速直线运动,故A项正确。【常规讲解】2动能与动能定理【板书整理】一:应用动能定理解题的步骤(1)找对象。(研究对象一般是一个物体,也可以是几个物体组成的质点组。)(2)明过程。(一般优先考虑整体过程,所研究的过程要包含已知量和待求量)(3)写出研究对象的初、末动能(4)根据动能定理列式求解二:动能定理高考题型分析(1) 利用动能定理基本概念解
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- 教案 3.0
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