2019-2020年高中物理力的合成和分解教案粵教版必修1體驗成功1.關(guān)于兩個力的合力與這兩個力的關(guān)系，下列說法正確的是()A. 合力比這兩個力都大B. 合力至少比這兩個力中較小的力要大C. 合力可能比這兩個力都小D. 合力可能比這兩個力都大解析：|FF|WFWF+F.12合12答案：CD2三段不可伸長的細(xì)繩0A、OB、OC能承受的最大拉力相同，它們共同懸掛一重物，如圖所示其中OB是水平的，A端、B端固定，若逐漸增加C端所掛物體的質(zhì)量，則最先斷的繩()A. 必定是OAB.必定是OBC.必定是OCD.可能是OC,也可能是OB解析：取O點為研究對象，TOC=G,由平行四邊形定則或正交分解法都可得到Toa=OCOAG，Tob=GtanQ(Q為AO與豎直方向的夾角).故OA的張力始終最大，最容易斷.cosQOB答案：A3如圖甲所示，水平地面上固定著一豎直立柱，某人通過柱頂?shù)亩ɑ喞K的一端將200N的重物拉住不動.已知繩與水平地面的夾角為30°，則定滑輪所受繩的壓力大小為()A.400NB.200/3NC.300ND.200N解析：定滑輪受到與其接觸的繩子的彈力，取這段繩子為研究對象，其受力情況如圖乙所示廠由平衡條件得：F'=2Fcos30°=200：勺NNT耳又由牛頓第三定律得：繩對滑輪的壓力F=F=200、后N.NN1答案：B4如圖甲所示，用輕彈簧豎直懸掛一質(zhì)量為m的物體，靜止時該彈簧的伸長量為L0.現(xiàn)用該彈簧沿斜面方向拉住質(zhì)量為3m的物體，靜止時彈簧的伸長量也為L,已知斜面的傾角為30。，則物體所受到的摩擦力()0A. 等于零B. 大小為mg,方向沿斜面向下C. 大小為*mg,方向沿斜面向上D. 大小為mg,方向沿斜面向上解析：彈簧沿斜面拉物體時，彈力的大小F=kL0=mg,故物體的受力情況如圖乙所示.物體受到摩擦力的大小為：f=3mgsin30°F=|mg,方向沿斜面向上.答案：C5如圖甲所示，AOB為水平放置的光滑桿，ZAOB=60。，AO、BO桿上套有兩個質(zhì)量不計的小環(huán)，兩環(huán)間連有可伸縮的彈性繩今從繩的中點處以沿ZAOB的角平分線且水平向右的力F緩慢地拉繩，待兩環(huán)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，求繩對環(huán)的拉力Ft的大小.解析：小環(huán)受到重力G、繩的拉力Ft和桿的彈力Fn的作用，其中重力和彈力都與桿垂直，當(dāng)繩的拉力也與桿垂直時小環(huán)才能平衡，故小環(huán)平衡時繩的中點處的受力情況如圖乙所示.由繩的張力的特點可知，繩對環(huán)的拉力ft的大小為F.答案：F2019-2020年高中物理功率教案教科版必修2一、教學(xué)內(nèi)容分析1內(nèi)容與地位普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)共同必修模塊“物理2”中涉及本節(jié)的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)是“理解功率，關(guān)心生產(chǎn)和生活中常見機(jī)械功率的大小及其意義”。要求學(xué)生理解功率的概念，會進(jìn)行功率的計算；會分析汽車發(fā)動機(jī)功率一定時，牽引力和速度的關(guān)系；嘗試自己設(shè)計實驗，測量人在某種運動中的功率。由于功率在生活、生產(chǎn)中應(yīng)用很廣，教學(xué)中可充分利用這一優(yōu)勢，使抽象的物理概念變得富有實際意義。發(fā)展學(xué)生應(yīng)用知識解決實際問題能力，樹立正確的價值觀。本節(jié)課的教學(xué)應(yīng)立足于培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，通過學(xué)習(xí)物理研究方法，使學(xué)生學(xué)會思考問題。在建立“功率”概念中，讓學(xué)生體會用比值方法來建立一個新物理概念。機(jī)車起動過程的分析著重培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識物理與社會生活的密切聯(lián)系，綜合運用動力學(xué)知識和功率概念分析問題和解決問題的能力。通過學(xué)生設(shè)計測量人的做功功率的實驗，達(dá)到學(xué)以致用的目的，培養(yǎng)學(xué)生運用科學(xué)知識解決實際問題能力。2教學(xué)目標(biāo)：（1）通過實例體驗功率概念的形成過程及功率的實際意義，理解功率概念。（2）從功率概念的定義，體會用比值方法建立物理概念的方法。（3）理解功率與力和速度的關(guān)系。會利用功率的兩個公式來解釋現(xiàn)象和進(jìn)行計算。（4）了解平均功率、瞬時功率、額定功率、實際功率區(qū)別和聯(lián)系。3重點難點：教學(xué)重點是理解功率的概念；難點是理解功率與力、速度的關(guān)系，瞬時功率和平均功率的計算。二、案例設(shè)計（一）新課引入問題：人們在生產(chǎn)、生活和工作中使用了大量的機(jī)械來做功，這與人力直接做功或畜力做功，在完成功的快慢方面有何不同？請舉例說明。（引發(fā)學(xué)生思考，讓學(xué)生從身邊生活尋找做功事例，并思考機(jī)械與人或畜力做功的差異。）功是能量轉(zhuǎn)化的量度，人們十分關(guān)注做功的多少。然而不同的機(jī)械或人，其做功的快慢是不同的。（分析一些生產(chǎn)事例、工作場面，或展示一些做功快慢不同的圖片。有條件的情況下還可通過多媒體手段更生動地展示這些畫面和情景，使學(xué)生對做功快慢的情形有更為形象和具體的認(rèn)識，從而為建立正確的“功率”概念打下良好基礎(chǔ)。）參考事例：挖土機(jī)與人，要完成相同的挖土任務(wù)，人花的時間要長得多。建筑工地上要把磚塊或水泥等建筑材料搬到樓頂上，起重機(jī)和搬運工相比，起重機(jī)要比工人快得多。從水井里提水，使用抽水機(jī)比人工要快得多家住在高樓（如8層），乘電樓比走路要快得多。拖拉機(jī)耕地比牛耕地要快得多，等等。列舉生產(chǎn)、生活中發(fā)生的事例，使學(xué)生體會功率與生活、生產(chǎn)息息相關(guān)，無處不在，研究功率具有重要的現(xiàn)實意義。說明：通過引導(dǎo)學(xué)生分析有關(guān)事例，形成初步共識：人們選用機(jī)械來做功時，不僅要考慮做功多少，還要考慮機(jī)械做功的快慢。如挖掘機(jī)做功比人快；大卡車比拖拉機(jī)做功快；拖拉機(jī)耕地比牛耕地要快；起重吊車比搬運工人做功快；抽水機(jī)比轆轤提水快，等等。研究做功的快慢有著重要的實際意義。通過一個實際問題，具體數(shù)據(jù)，讓學(xué)生感性地認(rèn)識做功的快慢。如在某高樓建筑中需要搬運一批磚頭到一高層上，在搬運磚頭過程中，起重機(jī)和搬運工人的生產(chǎn)記錄情況如下表所示：數(shù)P霽時間4、時對象1心2"4P12心24e起重機(jī)2000-40006000P800010000P12000P2400036000建違工人如2800120016002000240048009600備注二wS聶鱷約拘20N,樓層距地面咼Wxn4試分析和比較起重機(jī)和工人在搬磚過程中所做功及其做功快慢情況。"師：不同的機(jī)器或物體做功有快有慢，如何來衡量做功的快慢呢？請同學(xué)們思考并提出解決方案。（引導(dǎo)學(xué)生思考：如何比較物體做功快慢？討論中注意培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維能力和批判思維能力。）預(yù)測學(xué)生可能有以下回答： 選擇相同時間，比較做功多少，做功多的，做功就快； 選擇做相同的功，比較做功的時間長短，時間長的，做功就慢。 類比“速度”的定義方法，用做功和完成這些功所花的時間的比值來定義“功率”。說明：對學(xué)生提出的各種方案可能有問題或不完整，教師應(yīng)鼓勵學(xué)生在交流中補(bǔ)充完善自己的認(rèn)識。教學(xué)中注意引導(dǎo)學(xué)生類比如“速度”、“加速度”概念的定義方法，體會比值法定義功率概念。二）新課教學(xué)1功率(1) 定義式：物理學(xué)上用物體所做的功W與完成這些功所用時間t的比值，作為在該時間內(nèi)物體平均做功快慢的量度。即P二w/t(2) 物理意義：表示物體做功快慢的物理量.(3) 單位：教師請一位同學(xué)正確地說出公式串各個字母所表示的物理量及其單位。P：功率，單位：瓦(W)，常用單位還有千瓦(kW)W：力所做的功，單位：焦耳(J)t：做功所用時間，單位：秒(s)單位換算：1kW=1000WW=1J/s(4) 功率是標(biāo)量，功率表示做功過程中能量轉(zhuǎn)化的快慢。(5) 討論與交流：小實驗：把一枚硬幣放在書的封面上，打開書的封面形成一個斜面，并使硬幣開始下滑。請同學(xué)仔細(xì)分析一下，在下滑的過程中硬幣共受到幾個力的作用？哪些力做正功？哪些力做負(fù)功？哪些力不做功？如果斜面的傾角增大，情況會有什么變化？傾角增大時，功率是否也增大？提示：比較不同傾角時的功率，應(yīng)注意硬幣開始下滑處的高度應(yīng)相同。討論功率時須指明哪個力的功率。實驗的分析討論，要注意所分析的是某個力的平均功率。注意引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行受力分析、做功分析，可利用功率的定義式，在理論上進(jìn)行的推演，使思維更加嚴(yán)密。(6)認(rèn)識一些常見機(jī)械做功功率 汽車發(fā)動機(jī)：5X104W15X104W摩托車約2X103W噴氣客機(jī)約2X108W火箭的發(fā)動機(jī)約1X1013W人的平均功率約1X102W,優(yōu)秀運動員短時間內(nèi)的功率可達(dá)1000W人心臟跳動的功率1.5W左右萬噸巨輪106V以上藍(lán)鯨游動的功率可達(dá)350kW等等。2功率與力、速度的關(guān)系思考與討論：一部汽車載重時和空車時，在公路上以相同的速度行駛，試討論這兩種情況下汽車的輸出功率是否相同？為什么？預(yù)測學(xué)生會回答： 載重汽車與地摩擦力較大，牽引力也大，由于行駛速度一樣，故相同時間內(nèi)，載重車的牽引力做功較多，所以載重汽車的輸出功率較大。 載重汽車行駛得比空車慢，因此功率較小。 載重汽車比空車費力，因此載重車的輸出功率較空車時要大些。說明：上述分析討論的目的是啟發(fā)學(xué)生思考功率與力和速度有何關(guān)系。學(xué)生分析可能會出現(xiàn)片面和不完整回答，教師要參加到學(xué)生的討論分析中，幫助、啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生形成正確的認(rèn)識。（正確的回答應(yīng)是）。教師根據(jù)課堂需要還可以提出一些問題讓學(xué)生進(jìn)一步討論，如汽車在上坡和下坡時功率、速度和牽引力會怎樣變化？接著，教師引導(dǎo)學(xué)生思考，如何計算牽引力的功率。（讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識和功率定義式進(jìn)行推演，培養(yǎng)良好的科學(xué)思維能力和思維習(xí)慣）提出問題：某汽車在平直公路上做勻速直線運動，已知其在牽引力大小為F,運行速度為V,試求此時汽車牽引力F的功率為多少？注意引發(fā)學(xué)生思考解決問題的思路，應(yīng)用功和功率的定義式進(jìn)行分析和推導(dǎo)。課堂分析結(jié)果：P=Fv即力F的功率等于力F和物體運動速度v的乘積.。注意：這里的F是速度V方向上的作用力。分析討論：由V二S/t求出的是物體在時間t內(nèi)的平均速度，代入公式P=Fv求出的功率是F在時間t內(nèi)的平均功率；如果t取得足夠小，則V表示瞬時速度，此時由P=Fv求得的功率就是F在該時刻的瞬時功率。即當(dāng)V為平均速度時，求得的功率就是平均功率，V為瞬時速度時，求得的功率就是瞬時功率。（1）總結(jié)： 平均功率P=Fv（v是平均速度） 瞬時功率P=Fv（v是瞬時速度） 如果物體做勻速直線運動，由于瞬時速度與平均速度相等，故此時平均功率等于瞬時功率。交流討論問題：由求出的是瞬時功率還是平均功率？2）額定功率與實際功率的認(rèn)識學(xué)生小組討論后得出：由公式求出的功率，反映了該力在t時間內(nèi)做功的平均快慢，故由公式求出功率是平均功率。問：人力直接做功能否像汽車做功那樣快呢？汽車做功能否像飛機(jī)做功那樣快呢？人如果做功過快，會產(chǎn)生什么后果呢？汽車超負(fù)荷運轉(zhuǎn)會產(chǎn)生什么后果呢？（人做功過快，會引起疲勞、甚至受傷、生病等，汽車超負(fù)荷工作會造成發(fā)動機(jī)熄火或燒毀。）問：奧運長跑運動員能否用100米短跑的速度來完成5000米的賽跑路程呢？為什么？提示：奧運比賽是一種挑戰(zhàn)運動局限的比賽，人與機(jī)器一樣，不能長時間超負(fù)荷運動，短跑運動員在100米賽跑中，時間不過是十幾秒，能以最大的速度跑完全程，此時運動員的輸出功率是正常時的數(shù)十倍。在5000米的長跑運動中，運動員不可能長時間超負(fù)荷運動，因此長跑運動員不可能一直保持百米賽跑那樣的速度。說明：此問目的在于學(xué)生通過思考自己身邊所熟悉的問題，認(rèn)識額定功率和實際功率的概念以及概念的意義。 額定功率：指動力機(jī)械在長時間正常工作時最大輸出功率。也是機(jī)械發(fā)動機(jī)銘牌上的標(biāo)稱值，額定功率是動力機(jī)械重要的性能指標(biāo)，一個動力機(jī)械的額定功率是一定的。 實際功率：機(jī)械在運行過程中的功率是實際功率，實際功率可以小于額定功率，可以等于其額定功率（稱滿負(fù)荷運行），但不能大于額定功率，否則會損壞機(jī)械。 很多機(jī)械的銘牌上都標(biāo)有這臺機(jī)器的額定功率，請同學(xué)將家里的電器設(shè)備上的額定功率都記錄下來，并計算家里的每部機(jī)器每天要做多少功？要消耗多少電能？哪一部機(jī)器最耗電？請與同桌同學(xué)進(jìn)行交流。（3）汽車發(fā)動機(jī)的功率一定時，牽引力與速度的關(guān)系當(dāng)汽車輸出功率一定時，根據(jù)公式P=FV可知，物體的運動速度V與牽引力F成反比，如果汽車需要較大的牽引力，就必須減小運動速度。思考：汽車以額定功率在平直公路行駛時，若前方遇到了一段較徒的上坡路段，汽車司機(jī)要做好什么調(diào)整，才能確保汽車駛到坡頂？為什么？學(xué)生可能回答：加大油門，汽車可順利到達(dá)坡頂。汽車要換檔，才能順利駛到坡頂。師生共同分析：根據(jù)P=FV知，汽車以額定功率行駛，因遇上坡路段，汽車所需的牽引力增大了，若要保持行駛速度不變，這是不可能的；加大油門，只會增加發(fā)動機(jī)的輸出功率（超過額定功率），發(fā)動機(jī)將因超負(fù)荷而過熱損壞。這是一種正確的操作方式，當(dāng)司機(jī)將發(fā)動機(jī)的速度檔位調(diào)低后，速度減少了，牽引力加大了，只要牽引力足夠，汽車便可順利上坡。思考：汽車等交通工具，如何才能獲得更大的行駛速度？3學(xué)生進(jìn)行測功率活動。（建議課后安排）問題：如何才能知道在某種運動中自己做功的功率呢？請同學(xué)設(shè)計一個測量方案，并進(jìn)行實際測量。說明：應(yīng)激勵積極思考、設(shè)計可行方案，動腦動手，體驗科學(xué)實驗方法和感受實驗成果的喜悅。實驗方案舉例：（讓學(xué)生結(jié)合自己的情況來進(jìn)行設(shè)計實驗）方案1：學(xué)生快速跑上樓，來測量做功的最大功率。方案2：估算學(xué)生自己平時上樓或爬山過程的功率。方案3：設(shè)計沿某一竹桿或樹桿上爬一定的高度，來測量做功功率。方案4：利用跳繩運動，來測量做功功率。方案5：測算自己舉起杠鈴時的最大功率（需要同學(xué)的幫忙）說明：有關(guān)實驗方案、原理、器材、數(shù)據(jù)的測定及同學(xué)協(xié)作等，都應(yīng)放手讓學(xué)生自行討論、分工，這樣才能培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰?，給學(xué)生以合作交流的機(jī)會。 方案選定后，要注意引導(dǎo)學(xué)生如何求功和功率，需要選擇哪些實驗器材，測量哪些物理量？測量是否存在誤差問題，如何才能較準(zhǔn)確地測量。 根據(jù)學(xué)生設(shè)計的方案，組織學(xué)生進(jìn)行實驗。最后實驗結(jié)果，讓學(xué)生通過實物展臺進(jìn)行交流匯報，師生共同觀看，最后還可以進(jìn)行評選活動。 活動目的是：培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用物理知識解決實際問題能力，并通過親身的實驗，達(dá)到內(nèi)化知識，提升能力。同時也在實驗過程中培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。三、案例評析本案例的教學(xué)設(shè)計體現(xiàn)了物理知識源于生活，又應(yīng)用于生活?！肮β省迸c生活、生產(chǎn)聯(lián)系密切，在引入功率、額定功率、實際功率等概念時，都注意通過生產(chǎn)、生活的具體實例引入，使原本枯燥無味的概念教學(xué)變得生動和有趣，學(xué)生易于認(rèn)識和理解“功率”概念，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。在知識形成過程中，注重引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)思維方法，體會比值法在定義“功率”概念的作用，提高學(xué)生的應(yīng)用科學(xué)思維方法解決問題的能力。通過設(shè)計測定人在某種運動中做功功率實驗，來達(dá)到內(nèi)化和強(qiáng)化物理概念和物理規(guī)律的理解，實現(xiàn)知識由理論向?qū)嵺`的轉(zhuǎn)化，加強(qiáng)物理與生活、生產(chǎn)和科技的聯(lián)系。在“功率”的整個教學(xué)過程中，始終關(guān)注“生活與物理，物理與社會”的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注物理學(xué)的技術(shù)應(yīng)用，形成將物理知識應(yīng)用于生活和生產(chǎn)實踐的意識，較好地體現(xiàn)了在知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀上對學(xué)生進(jìn)行教育的課程理念。四、相關(guān)鏈接1瓦特其人其事生平簡介瓦特(JamesWatt,17361819年)蘇格蘭發(fā)明家。1736年1月19日生于蘇格蘭格林諾克。童年時代的瓦特曾在文法學(xué)校念過書，然而沒有受過系統(tǒng)教育。瓦特在父親做工的工廠里學(xué)到許多機(jī)械制造知識，以后他到倫敦的一家鐘表店當(dāng)學(xué)徒。1763年瓦特到格拉斯大學(xué)工作，修理教學(xué)儀器。在大學(xué)里他經(jīng)常和教授討論理論和技術(shù)問題。1781年瓦特制造了從兩邊推動活塞的雙動蒸汽機(jī)。1785年，他也因蒸汽機(jī)改進(jìn)的重大貢獻(xiàn)，被選為皇家學(xué)會會員。1819年8月25日瓦特在靠近伯明翰的希斯菲德逝世?？茖W(xué)成就1763年，瓦特修理格拉斯哥大學(xué)的一臺紐可門泵，得以仔細(xì)研究了結(jié)構(gòu)和工作原理，找到了熱量損失消耗大量燃料的癥結(jié)所在，他終于想出了加一個與汽缸分離的冷凝器，汽缸外裝上絕熱套子，使它一直保持高溫，新的蒸汽機(jī)的效率大大提高。瓦特并不滿足于已經(jīng)取得的成就，1781年他又制造了從汽缸兩邊推動活塞的雙動作蒸汽機(jī)，并采用曲柄機(jī)構(gòu)，使往復(fù)的直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運動。瓦特還設(shè)計了離心節(jié)速器，利用反饋原理控制蒸汽機(jī)的轉(zhuǎn)速。經(jīng)過一系列的改革，蒸汽機(jī)迅速被各工業(yè)部門采用，為產(chǎn)業(yè)革命鋪平了道路。蒸汽機(jī)車加快了19世紀(jì)的運輸速度。蒸汽機(jī)一蒸汽輪機(jī)一發(fā)電機(jī)，蒸汽為第二次工業(yè)革命即電力發(fā)展鋪平了道路。趣聞軼事童年時代的瓦特和茶壺的故事一天晚上，瓦特和一個小女孩在家里喝茶。瓦特不停地擺弄茶壺蓋，一會兒打開，一會兒蓋上，當(dāng)他把茶壺嘴堵住時，蒸汽頂開了茶蓋。在旁的外祖母對瓦特的這種無聊動作極為不滿，加以訓(xùn)斥。瓦特并不介意，他一心想著蒸汽的力量，從此萌發(fā)制造蒸汽機(jī)的念頭。蒸汽機(jī)與產(chǎn)業(yè)革命羅爾特所著詹姆斯瓦特中，曾寫道：“瓦特蒸汽機(jī)巨大的、不知疲倦的威力使生產(chǎn)方法以過去所不能想象的規(guī)模走上了機(jī)械化道路。2機(jī)動車輛常見的兩種啟動過程對于汽車或機(jī)車等交通工具，在靜止開始啟動的過程中，發(fā)動機(jī)的輸出功率、牽引力和速度的關(guān)系滿足公式P=Fv,在P、F、v三個物理量中，若保持一個量不變，當(dāng)另一個量變化時，第三個量也隨之變化。關(guān)于汽車的啟動過程是一個較為復(fù)雜的物理過程，下面我們就兩種常見的啟動過程分析如下：汽車（或機(jī)車）以恒定的功率啟動和行駛過程（請把握教材的難度和課標(biāo)的難度）汽車牽引功率保持恒定時，由P=FV可知，牽引力大小與速度成反比。結(jié)合牛頓第二定律F-f=ma可知，汽車以恒定功率啟動的過程，隨著汽車速度V的逐漸增大，汽車的加速度逐漸減小，直至加速度等于0，最后汽車做勻速運動。思考：當(dāng)汽車在平直公路行駛時，前方遇到了一段較徒的上坡路段，汽車司機(jī)應(yīng)做好什么調(diào)整，才能確保汽車駛到坡頂？只靠加大油門能否順利到達(dá)坡頂？機(jī)車以恒定的牽引力啟動的過程：機(jī)車做的是加速度a=(F-f)/m的勻加速直線運動，汽車的輸出功率P隨汽車速度增大而增大，直至汽車輸出功率等于額定功率，勻加速過程結(jié)束。接著汽車保持功率不變，汽車通過減少牽引力，進(jìn)一步提高速度，直到加速度a=0，最后做勻速行駛運動。這一過程中各量的變化，可用下列流程圖來表示。