人教版 (2019)必修 第二册1 功与功率第二课时教学设计

这是一份人教版 (2019)必修 第二册1 功与功率第二课时教学设计，共5页。教案主要包含了教学目标，新课引入，新知探究，随堂演练等内容，欢迎下载使用。

1.掌握变力做功的几种方法。
2.学会用控制变量法分析汽车的两种启动方式，优化学生对公式的理解与应用。
【新课引入】
经过上一节课的学习，我们知道，功的计算公式W＝Flcs α，但是当力是变力的时候，我们怎么到底代入那个值进行计算呢。你有没有办法解决这个难题？
【新知探究】
变力做功
方法概括
1.方法概述:求解变力做功,可根据实际情况选用不同方法,如用平均力求变力功、化变力为恒力求变力功、用F-x 图象求变力功、利用微元法求变力功等方法。
2.选用思路:
(1)平均力法:若物体受到的力的方向不变,而大小随位移成线性变化,即力均匀变化时,用平均力求变力功。
(2)转化法:变力做功直接求解时,比较复杂,但若通过转换研究的对象,有时可化为恒力做功,可以用W=Flcsα求解。
(3)图象法:若有F-x图象,则图线与x轴所围“面积”的代数和就表示力F在这段位移所做的功,且位于x轴上方的“面积”为正,位于x轴下方的“面积”为负,但此方法只适用于便于求图线所围面积或定性比较功的大小的情况。
(4)微元法:求解力的大小不变、方向改变的变力做功问题常用微元法。将物体的位移分割成许多小段,因小段很小,每一小段上作用在物体上的力可以视为恒力,这样就将变力做功转化为在无数多个无穷小的位移上的恒力所做元功的代数和。
（二）典例探究
【典例1】（平均值法）把长为l的铁钉钉入木板中,每打击一次给予的能量为E0,已知钉子在木板中遇到的阻力与钉子进入木板的深度成正比,比例系数为k。问此钉子全部进入木板需要打击几次?
【典例2】（转化法）如图，用恒力F通过跨过光滑定滑轮的轻绳，将静止于水平面上的物体从位置A拉到位置B，物体和滑轮的大小均忽略，定滑轮距水平面高为h，物体在位置A、B时，细绳与水平面的夹角分别为α和β，求绳的拉力F对物体做的功．
h
【典例3】(图像法）放在地面上的木块与一轻弹簧相连,弹簧处于自由伸长状态。现用手水平拉弹簧,拉力的作用点移动x1=0.2 m时,木块开始运动,继续拉弹簧,木块缓慢移动了x2=0.4 m的位移,其F-x图象如图所示,求上述过程中拉力所做的功。
【典例4】（微元法）如图所示，质量为m的质点在力F的作用下，沿水平面上半径为R的光滑圆槽运动一周．若F的大小不变，方向始终与圆槽相切(与速度的方向相同)，求力F对质点做的功．
二、机车的两种启动方式
（一）汽车以恒定的功率启动
启动过程分析：
启动过程中速度、牵引力、加速度变化情况
(1)速度变化规律：
不断增大，直到最大，并以最大速度做匀速运动
牵引力的变化规律：
(3)加速度变化规律：
（二）汽车以恒定的加速度启动
启动过程分析：
启动过程中实际功率、速度、加速度、牵引力变化情况
实际功率的变化规律：
先是与时间成正比变大，达到额定功率后保持不变
速度的变化规律
先是均匀变大，然后非均匀变大，达到最大速度后保持不变
(3)加速度的变化规律：
先保持不变，然后不断减小，直到为零
(4)牵引力的变化规律：
先保持恒定，然后不断减小，和阻力等大后不再变化
【典例5】质量为m=5×103kg的汽车在水平路面上行驶，阻力是车重的0.1倍，让汽车保持额定功率P0=60kw由静止开始运动，请回答以下问题：
（1）经过时间t=1s，速度为v1=4m/s,求此时的加速度a1=?
（2）当汽车的加速度为a2=1m/s2时，求汽车的速度v2=?
（3）求汽车所能达到的最大速度vm=?
【典例6】质量为m=5×103kg的汽车在水平路面上行驶，阻力是车重的0.1倍，汽车的额定功率P0=60kw，让汽车以加速度a0=1m/s2由静止开始运动，请回答以下问题：
（1）求汽车所能达到的最大速度vm=?
（2）求汽车做匀加速直线运动的最长时间？
（3）求在t1=2s 和t2=7s时汽车的实际功率？
（4）求速度为v1=2m/s 和v2=8m/s时汽车的加速度？
【随堂演练】
1.在水平面上,有一弯曲的槽道AB,槽道由半径分别为和R的两个半圆构成。如图所示,现用大小恒为F的拉力将一光滑小2球从A点沿槽道拉至B点,若拉力F的方向时刻均与小球运动方向一致,则此过程中拉力所做的功为( )
A.0 B.FR C. πFR D.2πFR
2.用铁锤把小铁钉钉入木板，设木板对铁钉的阻力与铁钉进入木板的深度成正比．已知铁锤第一次使铁钉进入木板的深度为d，接着敲第二锤，如果铁锤第二次敲铁钉时对铁钉做的功与第一次相同，那么，第二次使铁钉进入木板的深度为( )
3.在水平路面上运动的汽车的额定功率为100 kW，质量为10 t，设阻力恒定，且为车重的0.1倍(g取10 m/s2)，则：
(1)若汽车以不变的额定功率从静止启动，汽车的加速度如何变化？
(2)当汽车的加速度为2 m/s2时，速度为多大？
(3)汽车在运动过程中所能达到的最大速度的大小是多少？
答案见PPT课件