2. 功率优质课教案整理

《专题：机车启动问题》教学设计

成都市华阳中学

杨洋

指导教师

罗文力

【学情分析】

学生通过《功率》的学习，已经初步掌握了计算功率的两种方法。本课时主要是学习功率在现实生活中的应用，即利用P=Fvcosα公式，结合牛顿运动定律分析两种机车启动方式问题。所涉及到的知识点，学生均已学习并在一定程度上有所掌握。根据学生的学情，本课时的教学设计主要是学生进行小组合作交流学习，共同解决问题。

【教学目标】

【知识与技能目标】

1.进一步加深学生对P=Fvcosα的理解和应用；

2.巩固学生对牛顿运动定律处理动力学问题的理解。

【过程与方法目标】

通过“小组合作学习”的方式，利用牛顿运动定律的解题思路解决两种机车启动运动过程的分析以及相关图像问题。

【情感、态度与价值观目标】

通过“小组合作学习”解决两种机车启动问题，培养学生从现实生活中发现物理现象、解决物理问题的能力，同时培养学生的合作精神。

【教学重点与难点】

1.牛顿运动定律对两种机车启动的过程分析；

2.两种机车启动的图像问题。

【教学方法】

小组合作学习、教师启发式

【课程类型】

新授课

【教学过程】

[先学自研] 教学设计：将以下活动一、二作为作业形式，在上课前一天下发，由学生在课下完成。

活动一

机车以恒定功率启动

一质量为m的汽车以恒定功率P0在平直路面上由静止启动，运动过程中受到恒为f的阻力作用。

v （1）画出汽车的受力分析图；

（2）写出汽车运动加速度的表达式；

（3）汽车的整个运动分为几个过程？每个过程中牵引力F、加速度a、速度v如何变化？

（4）求汽车整个过程中的最大速度vm。

活动二

机车以恒定加速度启动

一质量为m的汽车以恒定加速度a在平直路面上由静止启动，运动过程中受到恒为f的阻力作用，汽车额定功率为P0. （1）画出汽车的受力分析图；

v （2）汽车的整个运动分为几个过程？每个过程中牵引力F、加速度a、速度v如何变化？

（3）求汽车匀加速运动过程的最大速度v1及所维持的时间t1；

（4）求汽车整个过程中的最大速度vm。

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[互动探究与点拨讲解] 教学设计：

1.由教师公布前一天先学自研中活动一、二的答案（不带分析过程），小组间的各同学根据公布答案，讨论各自完成题目的错因以及不完善的地方并做好修正（做正确的同学负责帮助做错的同学讲解），做好记录，并据此完善整道题的分析过程。

2.根据小组间交流结果，完成学案上框图内容的填写。

活动一：汽车以恒定功率启动运动过程框图填写

速度v___（填“↑”以速度vm由加速度a=__

当a=__ ，即F=____

或“↓”，后面相同）

匀速运动

a___

速度v最大，vm=_____ 由F=P0/v

F___

2._____ ____运动

1.__________

____运动

活动二：汽车以恒定加速度启动运动过程框图填写

由牛顿第二定律：

由P=__

，v___ P= P0时，a≠0

v___由F=P0/v

F___

_

__ P___（填“↑”或“↓”，P0不变，v继续（填“↑”或“↓”）

F不变

后面相同）

增大

2._____

____运动

1.______

____运动

以速度vm由加速度a=__

当a=__ ，即F=____

匀速运动

a___

速度v最大，vm=_____

3._____

____运动

（这两个步骤给学生12min时间讨论，完成学案）

3.选两个小组在全班同学之间展示作业过程中存在的问题以及框图的填写情况，其他小组根据汇报小组的情况进行点评。（预计用时8min）

4.教师根据学生完成情况以及点评情况，做适当的点拨与知识点补充。（预计用时5min）

点拨：①活动二中匀加速结束时：P= P0；

②匀加速运动的最大速度及维持时间；

v ③匀加速过程功率与时间关系。

活动三

机车启动的图像问题（13min）

思考：除了利用上述框图展示汽车运动情况，还可以利用什么方法展示汽车运动情况？

O t 提示：汽车运动情况可以利用v—t图像描述。

活动：请各小组学生在学案上将活动一和活动二汽车运动情况对应的v—t图像描绘出来，然后小组内交流讨论答案。

点拨：

活动一：先做加速度减小的加速运动，再做匀速直线运动；

活动二：先做匀加速直线运动，再做加速度减小的加速运动，最后做匀速直线运动。

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活动一

活动二

P 拓展：能不能将两种机车启动的P—t图像描绘出来呢？

活动：请各小组学生在学案上将活动一和活动二汽车运动情况对应的P—t图像描绘出来，然后小组内交流讨论答案。

点拨：

活动一：功率一直保持不变，且为额定功率；

活动二：功率随时间先线性增加后保持不变。

活动一

O t 活动二

图像问题延伸：课后思考问题

如图是机车启动F—1/v的图像，请分析ABC段机车的运动情况？

[小结]（预计用时2min）

一、恒定功率启动

1.运动过程

2.最大速度

二、恒定功率启动

1.运动过程

2.最大速度

三、机车启动中的图像问题

1. v—t图像

2. P—t图像

[板书设计]

专题：机车启动问题

一、恒定功率启动

1.运动过程：先做加速度减小的加速度运动，后做匀速运动

2.最大速度：vm=P0/f

二、恒定功率启动

1.运动过程：先做匀加速直线运动，再做加速度减小的加速度运动，后做匀速运动

2.最大速度：vm=P0/f

三、机车启动中图像问题

1. v—t图像

2. P—t图像

[训练内化] 1.质量为m=5×103 kg的汽车在水平公路上行驶，阻力是车重的0.1倍，让车保持额定功率为60 kW，从静止开始行驶。（g取10 m/s2）求：

（1）汽车达到的最大速度vmax； （2）汽车车速v1=2 m/s时的加速度。

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2.一列火车总质量m=500t，机车发动机的额定功率P=6×105 W，在水平轨道上行驶时，轨道对列车的阻力Ff是车重力的0.01倍，取g=10 m/s2，求： （1）火车在水平轨道上行驶的最大速度vm； （2）在水平轨道上，发动机以额定功率P工作，当行驶速度为v1=1 m/s和v2=10 m/s时，列车的瞬时加速度a1、a2； （3）在水平轨道上以36 km/h的速度匀速行驶时，发动机的实际功率P'； （4）若火车从静止开始，保持a=0.5 m/s2的加速度做匀加速运动，这一过程维持的最长时间t

。

3.在起重机将质量m=5×103 kg的重物竖直吊起的过程中，重物由静止开始向上做匀加速直线运动，加速度a=0.2 m/s2，当起重机输出功率达到其允许的最大值时，保持该功率直到重物做vm=1.02 m/s的匀速运动．取g=10 m/s2，不计额外功率．求： （1）起重机允许输出的最大功率； （2）重物做匀加速运动所经历的时间和起重机在第2秒末的输出功率

4.水平面上静止放置一质量为m=0.2 kg的物块，固定在同一水平面上的小型电动机通过水平细线牵引物块，使物块由静止开始做匀加速直线运动，2 s末达到额定功率，其v－t图线如图所示，物块与水平面间的动摩擦因数为μ=0.1，g=10 m/s2，电动机与物块间的距离足够远。求： （1）物块做匀加速直线运动时受到的牵引力大小；

（2）电动机的额定功率； （3）物块在电动机牵引下，最终能达到的最大速度。

5.一辆汽车质量为1×103 kg，最大功率为2×104 W，在水平路面上由静止开始做直线运动，最大速度为2v，运动中汽车所受阻力恒定。发动机的最大牵引力为3×103N，其行驶过程中牵引力F与车速的倒数的关系如图所示。试求： （1）根据图线ABC判断汽车做什么运动？ （2） 2v的大小；

（3）整个运动中的最大加速度；

（4）当汽车的速度为10 m/s时发动机的功率为多大？

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