2. 功率教案2

功率 第二课时

机车启动问题

[教材分析] 本节是功率这节的补充内容，难度较大，综合性较强，其中涉及到高一阶段除曲线运动外的几乎所有内容，如受力分析，牛顿第二定律，运动学公式及功率公式，是与高考接轨的一个考点。

[学情分析] 由于本节内容的难度较大，首要的一条就是学生对前面知识点的复习问题，对牛顿第二定律而言，F=ma中的F是指合力；怎样用v-t图去描述物体的运动等；第二，学生应自己动手推导从而得出结论，切忌死记结论；第三，这节最终的问题要落实在做题上，学生通过习题去了解过程并且掌握解题关键条件，从而对整个问题有一个系统的认识。

[教学目标] (i)知识目标 1．理解机车的两种启动过程及其特点。 2．学会用机车启动的关键条件解题。

(ii)能力目标

1．能够运用两种启动的特点解机车的启动问题。

2．学生会自己动手推导，讨论，分析机车问题。

3．培养学生逻辑思维能力。

(iii)情感目标

1．通过这节课的学习激发学生的学习兴趣。

2．让学生发现并体会物理学中的逻辑性。

3．通过自己的推理去感受物理学习中的乐趣。

[教学重点] 1．理解解决机车启动问题的两个核心公式。

2．理解机车两种启动方式中各段的运动性质。

[教学难点] 1．学会分析机车启动问题中的解题关键及突破点。

2．对两种启动方式的v-t图分析。

3．学会将牛顿第二定律及功率方程融入机车问题。

[教学方法] 利用多媒体引导分析教学

[教学过程] 设计思想：力求体现新课标倡导的“教师主导、学生主体”的思想。以学生的活动逐步推进教学。本设计还力求突出课堂的有效性，引导学生进行探究，参与问题讨论，让更多的学生能融入课堂，思维和能力都能得到发展。

[教学过程]

过程

（一）

新课引入

(二) 复习本节课要用到的知识点

1．实际功率和额定功率

2．

P=F牵V

教师活动

在生活应用中，除了描叙物体做功的多少，我们还需要描述物体做功的快慢，为此，我们引入了“功率”。

在前面的学习中，我们已知道瞬时功率,平均功率，我们来复习一下

日常生活中，我们涉及最多的是动力机械的功率，比如机车发动机，它的功率越大，能量转化越快，

这节课，我们就来研究机车启动问题

要探究机车启动问题我们需要一些预备知

1．

回忆两个基本概念

提问：什么是实际功率和额定功率？

强调：针对机车而言，实际功率是指发动机牵引力的功率；额定功率是一个定值。（板书）

（课件展示机器铭牌的额定功率）

提问：那么这两个功率之间有什么关系？(提示在二者大小上) 这是我们在分析机车问题时的一个限制条件。

过渡：知道了这两个概念，那现在同学们一起来猜想一下，机车启动时会和哪些物理量有关？

有了这些物理量我们还要研究它们之间的关系，利用相关公式。

2.先来看P,V,F这三者有什么关系？

其中同学们首先要知道这三个量所表示的意思？

课件展示三者关系，这是上次课讲过的内容。要说成正比反比，必须要在另一个量一定的条件下。

（联系实际说一说汽车换档，课件图片展示汽车驾驶室内部）

P=FV是分析机车启动问题的第一个核心公式。（板书）

学生活动

学生回答

设计意图

以视频引入课题较为直观有趣，能引起学生的兴趣。

学生回忆并回答两个概念

观看图片并找出图上的额定功率

P实≤P额

（板书）

可能的答案：速度，加速度，

受力，功率，时间，…..

P=F牵V P为实际功率

F为牵引力

V为瞬时速度

当功率

P 一定时，F与v成反比

当速度v 一定时，Ｐ与Ｆ成正比

当牵引力

Ｆ

一定时，Ｐ与v成正比

在教师引导基础上得出限制条件。

知道公式里各个物理量的意义是应用的基本前提。

过程

3.

Ffa

m

教师活动

过渡：再看F,m,a这三者有什么关系？

问：这里涉及到F，那汽车受哪些力作用？请作出汽车的受力分析图。

F表示哪个力？

问：能否用图上的力表示合力？

联立二式

Ffam是分析机车启动问题的第二个核心公式。（板书）

学生活动

应用牛顿第二定律联系：

F合 = ma

自己动手作受力图

F表示合力

F 合=F牵-f Ff

am

设计意图

牛顿第二定律中合力的理解对解决问题很重要

1．以恒定功率起动

过渡：有了这两个公式我们再加入两个基本假设m,f不变就可以研究机车的启动了。有两种启动方式，先看第一种，以恒定功率起动。

问: 什么叫恒定功率？什么叫启动？

板书：(功率P恒定不变m,f不变)

那现在请同学们先自己在草稿纸上分析启动时汽车的a,F牵，v的变化情况。

巡视看学生情况，抽人起来说出分析结果，随后点评，补充，再板书。

即启动过程中的功率不变

启动即速度变大

学生自己分析大约3分钟时间

学生自己分析有利于掌握知识，加深理解

FfPvF牵a牵vm变加速当F牵=f时

a=0 v达到最大vm 保持vm匀速匀速

师：若都这样去描述会显得很麻烦，有没有更简单，直观的方法来描述？

生：可以用v-t图象

请根据分析过程用v-t图描述出来

v vm

0 t

解题关键：当达到最大速度时

（板书）

F牵=f,则 Vm= P额 / F牵= P额 / f

例题

例1.汽车发动机的额定功率为60kw，汽车的质量为5t,汽车在水平路面上行驶时，车所受阻力为车重的0.1倍2（g=10m/s）,当汽车保持额定功率不变从静止启动后,求：

(1)汽车所能达到的最大速度大小为多少? 2(2)当汽车加速度为2m/s时的速度为多大？

教师此时下台个别辅导学生

学生自己思考动手做

解: (1)f = 0.1mg = 0.1×5 ×3310

×10N = 5 ×10 N

当达到最大速度时 F牵=f, 则 Vm= P额 / F牵= P额 / f = 436 ×10w/ 5 ×10N =12m/s 2(2)当a = 2m/s时,设牵引力为F 由牛顿第二定律 F-f=ma, 3得F = f + ma= 5 ×10 N + 5 34×10

×2N = 1.5 ×10N 4 V = P额/F牵= 6 ×10w/ 1.5 4×10N = 4m/s

a恒定不变，会导致F牵也恒定不变。

学生自己分析大约3分钟时间

及时用例题巩固

2.匀加速启动

有了第一种启动方式为基础，第二种就相对较简单一些了。

思考：什么叫匀加速运动？

板书：(加速度a不变,牵引力F不变,m,f不变) 那现在请同学们先自己在草稿纸上分析启动时汽车的a,F牵，v的变化情况。

巡视看学生情况，抽人起来说出分析结果，随后点评，补充，再板书

学生自己分析有利于掌握知识，加

深理解

P额不变当a0P额F牵fvvma0F牵F牵fvmPF牵va不变此后匀速F牵fv仍增大mamF牵不变vvv匀加速运动变加速(a)运动匀速v vm

v

0 t

例题：

小结

解题关键：当F牵=f时达到最大速度 Vm

（板书）

对匀加速启动,当P实=P额时,匀加速过程结束. 例2.汽车发动机的额定功率为60kw，汽车的质量为5t,汽车在水平路面上行驶时，车所受阻力为5000N,若汽车从静止开始保持以0.5m/s2 加速度匀加速启动,求这一过程能维持多长时间?

提示：求时间，需要用到运动学公式

教师此时下台个别辅导学生

1.两种启动方式

(1)以恒定功率启动

(2)匀加速启动

2.两个核心公式

(1)P实 = F牵 v

Ffa(2) m

3.解题关键条件

(1)当F牵=f时达到最大速度 Vm (2)对匀加速启动,当P实=P额时,匀加速过程结束.

[典例]如图甲所示，在水平路段AB上有一质量为2×103 kg的汽车(可视为质点)，正以10 m/s的速度向右匀速运动，汽车前方的水平路段BC较粗糙，汽车通过整个ABC路段的v-t图像如图乙所示(在t＝15 s处水平虚线与曲线相切)，运动过程中汽车发动机的输出功率保持20 kW不变，假设汽车在两个路段上受到的阻力(含地面摩擦力和空气阻力等)各自有恒定的大小。求：

[易错提醒]

(1)在机车功率P＝Fv中，F是机车的牵引力而不是机车所受合力或阻力，所以P＝Ffvm只体现了一种数量关系用于计算，即牵引力与阻力平衡时达到最大运解: v增大, P实也在增大,当 P实=P额 时,这一过程结束

这一过程牵引力F不变,由

F

牵– f = ma,

得 F 牵= f + ma = 5000N + 5000 ×0.5N=7500N Vt = P额/ F = 60000w/7500N = 8m/s 由Vt = at 得t = Vt/a = 8/0.5 = 16s

及时回忆本节所学知识点

及时用例题巩固

小结有利于学生及时梳理线索

(1)汽车在AB路段上运动时所受阻力f1的大小。

(2)汽车刚好开过B点时加速度a的大小。

(3)BC路段的长度。

课后习题，作业

行速度。

(2)恒定功率下的启动过程一定不是匀加速运动，匀变速直线运动的公式不再适用，启动过程发动机做的功可用W＝Pt计算，不能用W＝Fl计算(因为F为变力)。

(3)以恒定加速度启动只能维持一段时间，之后又要经历非匀变速直线运动，所以匀变速直线运动的公式只适用于前一段时间，不可生搬硬套。