第一篇：高一物理簡諧運動的教案示例1

簡諧運動的教案示例（之一）

一、教學目標

1．在物理知識方面要求：（1）了解什么是機械振動；（2）掌握簡諧運動回復力的特征；

（3）掌握在一次全振動過程中回復力、加速度、速度隨偏離平衡位置的位移變化的規律（定性）。

2．通過觀察演示實驗，概括出機械振動的特征，培養學生的觀察、概括能力；通過相關物理量變化規律的學習，培養分析、推理能力。

3．滲透物理學方法的教育，運用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，抽象出物理模型——彈簧振子，研究彈簧振子在理想條件下的振動。

二、重點、難點分析

1．重點是使學生掌握簡諧運動的回復力特征及相關物理量的變化規律。回復力的特征是形成加速度、速度、位移等物理量周期性變化的原因。

2．偏離平衡位置的位移與運動學中的位移概念容易混淆，這是難點。在一次全振動中速度的變化（大小、方向）較復雜，比較困難。

三、教具

1．演示機械振動

鋼板尺、鐵架臺、單擺、豎直彈簧振子、皮筋球。氣墊彈簧振子、微型氣源。

2．分析相關物理量的變化

計算機、軟盤、彩電（29吋，代彩顯），投影幻燈、投影片、彩筆。

四、主要教學過程

（一）引入新課

我們學習機械運動的規律是從簡單到復雜：勻速運動、勻變速直線運動、平拋運動、勻速圓周運動，今天學習一種更復雜的運動——簡諧運動。

（二）教學過程設計 1．機械振動

振動是自然界中普遍存在的一種運動形式，請同學舉例說明什么樣的運動是振動？ 說明微風中樹枝的顫動、心臟的跳動、鐘擺的擺動、聲帶的振動??這些物體的運動都是振動。

演示幾個振動的實驗，要求同學邊看邊想：物體振動時有什么特征？（1）一端固定的鋼板尺（2）單擺

（3）彈簧振子

（4）穿在橡皮繩上的塑料球

提出問題：這些物體的運動各不相同：運動軌跡是直線的、曲線的；運動方向水平的、豎直的；物體各部分運動情況相同的、不同的??它們的運動有什么共同特征？

在同學回答的基礎上歸納出：物體振動時有一中心位置，物體（或物體的一部分）在中心位置兩側做往復運動，振動是機械振動的簡稱。

明確：物體（或物體的一部分）在某一中心位置兩側所做的往復運動，叫做機械振動。

2．簡諧運動

指出簡諧運動是一種最簡單、最基本的振動，我們以彈簧振子為例學習簡諧運動。（1）彈簧振子

演示氣墊彈簧振子的振動。通過同學的觀察、分析、討論得到： ①滑塊的運動是平動，可以看作質點。

②彈簧的質量遠遠小于滑塊的質量，可以忽略不計。

明確：一個輕質彈簧聯接一個質點，彈簧的另一端固定，就構成了一個彈簧振子。③沒有氣墊時，阻力太大，振子不振動；有了氣墊時，阻力很小，振子振動。說明我們研究在沒有阻力的理想條件下彈簧振子的運動。（2）彈簧振子為什么會振動？

提出問題：當把振子從它靜止的位置O拉開一小段距離到B再放開后，它為什么會在B—O—C之間振動呢？

要求同學運用學過的力學知識認真分析、思考。

引導同學分析振子受力及從B→O→C→O→B的運動情況，突出彈力的方向及在O點振子由于慣性繼續運動。

歸納得到：物體做機械振動時，一定受到指向中心位置的力，這個力的作用總能使物體回到中心位置，這個力叫回復力。回復力是根據力的效果命名的，對于彈簧振子，它是彈力。說明回復力可以是彈力，或其它的力，或幾個力的合力，或某個力的分力。在O點，回復力是零，叫振動的平衡位置。（3）簡諧運動的特征

說明彈簧振子在振動過程中，回復力的大小和方向與振子偏離平衡位置的位移有直接關系。在研究機械振動時，我們把偏離平衡位置的位移簡稱為位移。演示：計算機模擬彈簧振子的振動

引導同學分析、討論：

振子從B運動到E時，位移大小為|OE|，方向向右； 振子從C運動到D時，位移大小為|OD|，方向向左； 振子運動到O時，位移為零； 位移可以用振子坐標x來表示。

提出問題：彈簧振子振動時，回復力與位移是什么關系？

歸納同學的回答得到：根據胡克定律，彈簧振子的回復力與位移成正比，與位移方向相反。

明確：物體在跟位移大小成正比，并且總指向平衡位置的力作用下的振動，叫做簡諧運動。

寫出F=-kx 說明式中F為回復力；x為偏離平衡位置的位移；k是常數，對于彈簧振子，k是勁度系數，對于其他物體的簡諧運動，k是別的常數；負號表示回復力與位移的方向總相反。彈簧振子的振動只是簡諧運動的一種。

3．在一次全振動中，相關物理量的變化規律

演示：計算機模擬彈簧振子的振動。（與前面相似，加x、v、a、F的顯示）

讓同學觀察當振子從B→O→C→O→B時，就完成了一次全振動，以后振子會重復上述過程。（1）位移的變化 演示：x的變化。（2）回復力的變化

提出問題：當位移x變化時，回復力F如何變化？

在同學回答的基礎上明確：根據簡諧運動的特征，F與x成正比變化，且方向相反。演示：F的變化。（3）加速度的變化

提出問題：當回復力F變化時，加速度a如何變化？

在同學回答的基礎上明確：根據牛頓第二定律，a與F成正比，且方向相同。演示：a的變化。（4）速度的變化

引導同學分析討論：B→O振子怎樣運動？

明確：是加速度變小的加速運動，速度v變大，O速度最大。再分析討論：O→C振子做什么運動？

明確：是加速度變大的減速運動，速度v變小，C速度為零。演示：v的變化。

發給同學表格，并將表格用投影幻燈投影在幕上。

符號約定：增大↑ 減小↓最大M 零0 向左←向右→

要求同學填寫指定表格，討論1～2名同學的所填內容是否正確。

（三）課堂小結

1．機械振動是一種很普遍的運動形式，大至地殼的振動，小至分子、原子的振動。振動的特征是在中心位置兩側往復運動。

2．為了研究簡諧運動，我們運用了物理學中的理想化方法：從最簡單、最基本的情況入手，抓住影響運動的主要因素，去掉次要的、非本質因素的干擾，建立了理想化的物理模型——彈簧振子，并且研究了彈簧振子在無阻力的理想條件下的運動問題，理想化是研究物理問題常用的方法之一。

3．簡諧運動是一種簡單的、基本的振動，許多物體的微小振動都可以看作是簡諧運動，復雜的振動可以看作簡諧運動的疊加，它的特征是：回復力與偏離平衡位置的位移成正比。

4．簡諧運動是一種變加速運動。

五、說明

1．簡諧運動中振子的“位移”x實質是位置矢量，與運動學中講的位移矢量不同，中學沒有嚴格區分這兩個矢量，我們通俗地把x說成是相對于平衡位置的位移。

2．彈簧振子振動形成的原因，一是回復力的特點（總指向平衡位置），二是振子的慣性，這是分析問題的關鍵。

3．振動物體過平衡位置對回復力是零，合力不一定是零，所以，我們給機械振動下定義時用的是中心位置，較為準確。教材用平衡位置，我們也用平衡位置而不嚴格區分。

第二篇：高一物理功率教案1

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功率

（一）引入課題

首先以提問方式復習上一節所學習的主要內容，重點是功的概念和功的物理意義．

然后提出力對物體做功的實際問題中，有做功快慢之分，物理學中又是如何來描述的？這節課我們就來研究這個問題．

（二）教學過程

1、功率

初中同學們學習過功率的有關知識，都知道功率是用來描述力做功快慢的物理量．我們一起討論一些問題．

力F1對甲物體做功為W1，所用時間為t1；力F2對乙物體做功為W2，所用時間為t2，在下列條件下，哪個力做功快？

A．W1＝W2，t1＞t2； B．W1＝W2，t1＜t2；

C．W1＞W2，t1＝t2； D．W1＜W2，t1＝t2．

上述條件下，哪個力做功快的問題學生都能作出判斷，其實都是根據W/t這一比值進行分析判斷的．讓學生把這個意思說出來，然后總結并板書如下： 功率是描述做功快慢的物理量．

功和完成這些功所用的時間之比，叫做功率．如果用W表示功，t表示完成這些功所用的時間，P表示功率，則：

P=W/t

明確告訴學生上式即為功率的定義式，然后說明P的單位，W用J、t用s作單位，P的單位為J/s，稱為瓦特，符號為W．最后分析并說明功率是標量．

接下來著重說明，功率的大小與單位時間內力所做的功為等值．

至此，再將功的定義式與速度v的定義式作類比，使學生理解，雖然研究的是不同性質的問題，但是研究方法是相同的(同時也為后面講瞬時功率做了些準備)．然后提出問題，與學生一起討論功率的物理意義．

上一節我們講了功的概念、功的公式之后，經過分析和討論，對功的物理意義已有所了解．誰能復述一下？

在學生說出做功過程是能量轉化過程之后，立即啟發：那么做功快慢恰能表明能量轉化的快慢嗎？因此，應該將功率理解為是描述做功過程中能量轉化快慢的物理量，并將這一認識進行板書．

2、平均功率與瞬時功率

舉例：一個質量是1.0kg的物體，從地面上方20m高處開始做自由落體運動，第1s時間內下落的位移是多少？(與學生一塊算出是5m，g取10m/s2)這1s內重力對物體做多少功？(與學生一起算出W1＝50J)第2s時間內物體下落的位移是多少？(15m)這1s內重力對物體做多少功？(W2＝150J)前1s和后1s重力對物體做功的功率各是多大？(P1＝50W，P2＝150W)這2s時間內重力對物體做功的功率是多大？(P＝100W)

指出即使是同一個力對物體做功，在不同時間內做功的功率也可能是有變化的．因而，用P＝W/t求得的功率只能反映t時間內做功的快慢，只具有平均的意義．板書如下：(1)平均功率：

P=W/t(2)瞬時功率

為了比較細致地表示出每時每刻的做功快慢，引入了瞬時功率的概念，即瞬時功率是表示某個瞬時做功快慢的物理量．

提出瞬時功率如何計算的問題后，作如下推導：

一段較短時間內的平均功率可以寫成如下公式：

P＝W/t=W = F·s/ t，而s/t=v

所以：P= F·v

當t值足夠小時，v就表示某一時刻的瞬時速度，所以這時P就表示該時刻的瞬時功率．

因此 P＝F·v 就是瞬時功率計算公式

討論：

①如果作用于物體上的力F為恒力，且物體以速度v勻速運動，則力對物體做功的功率保持不變．此3eud教育網 http://www.3edu.net 教學資源集散地。可能是最大的免費教育資源網！3eud教育網 http://www.3edu.net 百萬教學資源，完全免費，無須注冊，天天更新！

情況下，任意一段時間內的平均功率與任一瞬時的瞬時功率都是相同的．

②很多動力機器通常有一個額定功率，且通常使其在額定功率狀態工作(如汽車)，根據P＝Fv可知：

當路面阻力較小時，牽引力F也小，v可以大，即汽車可以跑得快些；

當路面阻力較大，或爬坡時，需要比較大的牽引力，v必須小．這就是爬坡時汽車換低速擋的道理．

③如果動力機器原來在遠小于額定功率的條件下工作，例如汽車剛剛起動后的一段時間內，速度逐漸增大過程中，牽引力仍可增大，即F和v可以同時增大，但是這一情況應以二者乘積等于額定功率為限度，即當Fv=P額．以后，這種情況不可能實現．

應用公式P＝Fv計算m＝1kg的物體做自由落體運動中下落1s末和2s末的瞬時功率．

由v1＝10m/s按公式求得P1＝100J；由v2＝20m/s按公式求得P2＝200J．

根據上述結果啟發學生思考瞬時功率的物理意義．最后指出，此題中是重力對物體做功，使重力勢能逐漸向動能轉化．隨著時間的延續，重力勢能向動能轉化加快．

3、例題講解

例

1、如圖1所示，位于水平面上的物體A的質量m＝5kg，在F＝10N的水平拉力作用下從靜止開始向右運動，位移為s＝36m時撤去拉力F．求：在下述兩種條件下，力F對物體做功的平均功率各是多大？(取g＝10m/s2)

(1)設水平面光滑；

(2)設物體與水平面間的動摩擦因數μ＝0.15．

解答過程可分為三個階段：

①讓學生計算力F在36m位移中所做的功，強調功只由F和s這兩個要素決定，與其它因素無關，因而兩種情況下力F做的功相同，均為W＝360J．

②由同學計算這兩次做功所用的時間．用牛頓第二定律求出：

分別求出t1＝6s，t2＝12s．

③用功率的定義式即平均功率的計算公式求得P1＝60W，P2＝30W．

如果有的同學用公式vt2=2αs分別求出每次的末速度，再用公式：

和，最后用 求得最后結果也可以，并指出這是 求出每次的平均速度 解決問題的一另一思路。

例

2、如圖2所示，位于水平面上的物體A，在斜向上的恒定拉力作用下，正以v＝2m/s的速度向右做勻速直線運動．已知F的大小為100N，方向與速度v的夾角為37°，求：

(1)拉力F對物體做功的功率是多大？

(2)物體向右運動10s的過程中，拉力F對它做多少功？(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)

通過此例題的解答，讓學生掌握功率的計算公式P＝Fvcosα，并提醒學生，不要認為F與v總是在同一直線上；并且知道，在功率已知的條件下，可以用W＝P·t計算一段時間內力所做的功．第(1)問的結果為P＝160W；第(2)問的結果為W＝1600J．

例

3、課本p．139上的例題，注意區分幾個概念．

(三)課堂小結

1、我們講了功率概念之后，得到了兩個公式，定義式P＝W/t和瞬時功率的公式P＝F·v．

2、公式P＝W/t中的t趨近于零時，P即為瞬時功率．不過此公式主要用來計算平均功率．公式P＝Fv中，當v為瞬時速度時，P即為瞬時功率；當v用平均速度

時，也可計算平均功率．當然要注意 所對應的時間段．

說明：

1、將功率理解為表示能量轉化快慢的物理量具有普遍意義．如一臺電動機的額定功率是10kW，表明它每秒鐘可以將10kJ的電能轉化為機械能，不管它是否工作．因而機器的功率實際上可以表示它進行能量轉化的能力大小．

2、力可以做負功，自然也有負功率．學生不問到時可以不講．課本上也沒講．重要的不是功率的3eud教育網 http://www.3edu.net 教學資源集散地。可能是最大的免費教育資源網！3eud教育網 http://www.3edu.net 百萬教學資源，完全免費，無須注冊，天天更新！

正負問題，而是要結合實際問題說清楚能量轉化的方向和快慢．例如，一物體沿粗糙水平面向前滑動，根據P＝f·v可知其機械能向內能轉化，轉化的快慢與速度v成正比，這就表達清楚了，沒有強調負功率的必要

擴展資料 額定功率與實際功率

額定功率是發動機正常工作時的最大功率，通常都在銘牌上標明，機器工作時，必須受額定功率的限制，這是基本原則，發動機實際的輸出功率（即實際功率），可以小于額定功率，在某些情況下，實際功率也可以略大于額定功率，但不允許長時間超過額定功率．

關于汽車啟動的運動過程分析

1、下面我們來討論汽車起動的模型：（1）以恒定功率起動，其運動過程是：

2、以恒定加速度起動，其運動過程是：

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機車啟動的兩種過程

1、以恒定的功率起動：

機車以恒定的功率起動后，若運動過程中所受阻力f不變，由于牽引力，隨v增大，F減小．根據牛頓第二定律，是做加速度減小的加速運動．直至，當速度v增大時，加速度a減小，其運動情況

時，a減小至零，此后速度不再增大，速度達到最大值而做勻速運動，做勻速直線運動的速度是，下面是這個動態過程的簡單方框圖

這一過程的v-t關系如圖所示．

2、車以恒定的加速度a起動．

由 知，當加速度a不變時，發動機牽引力F恒定，再由 知，F一定，發動機實際輸出功率P隨v的增大而增大，但當P增大到額定功率以后不再增大，此后，發動機保持額定3eud教育網 http://www.3edu.net 教學資源集散地。可能是最大的免費教育資源網！3eud教育網 http://www.3edu.net 百萬教學資源，完全免費，無須注冊，天天更新！

功率不變，v繼續增大，牽引力F減小，直至 后勻速運動．

在P增至

時，車速達到最大值，此之前，車勻加速運動，其持續時間為

（這個 必定小于，它是車的功率增至

之時的瞬時速度）．計算時，先算出F；，再求出

在P增至 圖，最后根據 求t．

．下面是這個動態過程的簡單方框之后，為加速度減小的加速運動．直至達到

這一過程的v-t關系如圖所示。

習題精選

（一）1.質量為ｍ的物體自高處自由落下，時間ｔ內重力的平均功率為_____，t秒末重力的瞬時功率為_____.2.設飛機飛行時所受的阻力與其速度的平方成正比.如果飛機以速度ｖ勻速飛行時其發動機的功率為P，則飛機以2ｖ的速度勻速飛行時其發動機的功率為_____.3.起重機的鋼繩吊著物體由靜止開始豎直向上運動，先以加速度a（a＜ｇ）加速運動再勻速運動，最后減速運動到靜止，則關于各段運動中繩的拉力的平均功率，下列說法中正確的是

A.第一段平均功率最大 B.第二段平均功率最大

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C.第三段平均功率最小 D.第一段平均功率最小

4.跳繩是一種健身運動，設某運動員的質量是50 kg，他1分鐘跳180次，假定在每次跳躍中，腳與地面的接觸時間占跳躍一次所需時間的，則該運動員跳繩時克服重力做功的平均功率是多少瓦?(ｇ取10 ｍ/s2)

5.站在自動扶梯上的乘客，如果他自己也沿著扶梯勻速上行.那么在運送乘客到達同樣高度時，自動扶梯的發動機所消耗的功和功率的情況是

A.功增加，功率不變 B.功減少，功率不變

C.功不變，功率增加 D.功不變，功率減少

E.功和功率都不變 F.功和功率都減少

6.在20 ｍ高處以大小相等的初速度ｖ０＝20 ｍ/s將三個質量均為0.1 kg的小球a、b、c分別豎直上拋、平拋和自由落下，從拋出到落地的全過程中，求重力對三球做的功和平均功率(不計空氣阻力，ｇ＝10 ｍ/s2) 參考答案：

1.2.8P

3.BC4.75 W５.B６.20 J、20 J、20 J10（（二）)W，10 W，10 W

1．如圖所示，在豎直向上加速運動的電梯中有一個斜面，斜面上有一個木塊與斜面一起隨電梯向上加速運動，木塊相對斜面靜止．試分析木塊受到力做功情況．

2．有一物體受一水平力作用，第一次在光滑的水平面上前進了 位移，第二次在粗糙的水平面上前進了 位移，試比較兩次F做功情況．

3．斜面體A放在光滑的水平面上，滑塊B沿斜面加速下滑，如圖所示，試分析 滑塊B所受各力在滑塊B下滑過程中的做功情況．

4．質量為m的木塊，在水平恒力F作用下從靜止開始沿光滑的水平面運動 時間，則在 s末的功率為，在整個 時間內F做功的平均功率為 ．

5．汽車發動機的額定功率為60，汽車的質量為，它與地面的動磨擦因數為 則：

（l）汽車保持額定功率起動后能達到的最大速度是多少？

（2）汽車從靜止開始以）

6．如圖所示，質量為 的物體從光滑的斜面頂端自由下滑，斜面高為，長為，求在從頂端滑至底端的過程中，受到的力所做功及它們的沖量．

7．一光滑小球沿半圓形圓槽從槽口由靜止沿槽滾至槽底所用時間為t，速度為，則此過程中（）．

（A）槽對小球的支持力沖量為零（B）槽對小球的支持力做功為零

3eud教育網 http://www.3edu.net 教學資源集散地。可能是最大的免費教育資源網！的加速度勻加速起動，這一過程能維持多長時間？（g取 3eud教育網 http://www.3edu.net 百萬教學資源，完全免費，無須注冊，天天更新！

（C）槽對小球的沖量為m

（D）小球所受合外力沖量為m

8．在水平的船板上有一人拉著固定在岸邊樹上的繩子，用力使船向前移動（如圖），關于什么力對船做功的下列說法中正確的是（）

A．繩的拉力做了功

B．人對繩的拉力做了功

C．樹對繩子的拉力做了功

D．人對船的靜摩擦做了功

9．一質量為 的木塊靜止在光滑的水平面上，從

開始，將一個大小為 F的水平恒力作用在該木塊上，在（）

時刻F的功率是

A． B． C． D．

10．汽車額定功率為 定功率，汽車行駛中受到的阻力 隨速度的增大而增大，假如汽車始終都在額下工作，那么汽車所能達到的最大速度是多少（如圖所示）

【參考答案】

1．解答分析木塊受力情況．因為木塊加速向上運動，所以其受力圖如圖，重力G與位移方向相反，重力做負功；支持力N與位移方向的夾角為銳角，支持力做正功；靜摩擦力f與位移方向的夾角也為銳角，則靜摩擦力做正功．

2．因為，F，一定，故兩次力F做功相同．

為B 3．提示 畫出A、B的始末位置，分析兩物的位移，注意B的對地位移 相對A的位移 位移 與A相對地的位移 的合成（如圖），找出各力與B的對地的夾角即可判斷各力的做功情況．

來求： 4．解答 時間末的功率為瞬時功率，用

．

時間內平均功率用 來求：

．

時，汽車的速度最大，此時：

，5．解答（1）汽車以額定功率起動，當

所以最大速度

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（2）汽車以勻加速直線運動起動，汽車在勻加速運動過程中的最大速度

根據牛頓第二定律

②

①

由① ②得：

勻加速直線運動過程維持的時間

6．解答 受到豎直向下的重力

．

和垂直于斜面斜向上的彈力N，如圖所示，先求斜面下滑的時間：

，，重力所做的功： ．

．

重力的沖量：

方向豎直向下．

彈力所做的功： ．，彈力的沖量：

沖量方向沿垂直斜面方向向上．

7．解答 正確答案為（B）、（D）．

8．解析 繩的拉力、人對繩的拉力和樹對繩子的拉力并沒有作用于船，沒有對船做功．只有人對船的靜摩擦力作用于船，且船發生了位移，故對船做了功，且做正功．設想一下若船板光滑，人與船之間無摩擦力，則人拉繩時，人前進了，船則在原處不動，沒有力對船做功．

9．解析 此題不少同學選C，原因是將

時刻的功率錯誤的理解為T這段時間內的平均功率，從而用 求得C答案．因此出現了錯誤．T時刻的功率為瞬時功率，只能用 求解．

因為物體加速度，T時刻速度

所以，故選項B正確．

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10．解 開始起動時．車速較小，由 汽車所受的合外力

得，F牽引力很大，由于

小所以阻力

也小，比較大，汽車的加速度較大；隨著汽車速度的增大，阻力也在多大，牽引力在減小，但只要 那么汽車所受的合外力就不為零，汽車就有加速度，汽車的速度就變大，所以汽車做的是加速度逐漸減小的變加速運動，當速度增大到某一個值時，牽引力F減小到某一個值，阻力增大到某一個值，這時如果 加速度

，速度，那么，加速度為零，則牽引力，阻力，都是確定的值，不再發生變化，這時速度的值為最大值，用公式表示為：

在通常計算中，一般假設阻力恒定不變，那么上述結論對這種情況一樣成立．

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第三篇：高一物理功率教案1

高一物理功率教案1

功率

（一）引入課題

首先以提問方式復習上一節所學習的主要內容，重點是功的概念和功的物理意義．

然后提出力對物體做功的實際問題中，有做功快慢之分，物理學中又是如何來描述的？這節課我們就來研究這個問題．

（二）教學過程

1、功率

初中同學們學習過功率的有關知識，都知道功率是用來描述力做功快慢的物理量．我們一起討論一些問題．

力F1對甲物體做功為W1，所用時間為t1；力F2對乙物體做功為W2，所用時間為t2，在下列條件下，哪個力做功快？

A．W1＝W2，t1＞t2； B．W1＝W2，t1＜t2； C．W1＞W2，t1＝t2； D．W1＜W2，t1＝t2．

上述條件下，哪個力做功快的問題學生都能作出判斷，其實都是根據W/t這一比值進行分析判斷的．讓學生把這個意思說出來，然后總結并板書如下： 功率是描述做功快慢的物理量．

功和完成這些功所用的時間之比，叫做功率．如果用W表示功，t表示完成這些功所用的時間，P表示功率，則： P=W/t 明確告訴學生上式即為功率的定義式，然后說明P的單位，W用J、t用s作單位，P的單位為J/s，稱為瓦特，符號為W．最后分析并說明功率是標量．

接下來著重說明，功率的大小與單位時間內力所做的功為等值．

至此，再將功的定義式與速度v的定義式作類比，使學生理解，雖然研究的是不同性質的問題，但是研究方法是相同的(同時也為后面講瞬時功率做了些準備)．然后提出問題，與學生一起討論功率的物理意義．

上一節我們講了功的概念、功的公式之后，經過分析和討論，對功的物理意義已有所了解．誰能復述一下？ 在學生說出做功過程是能量轉化過程之后，立即啟發：那么做功快慢恰能表明能量轉化的快慢嗎？因此，應該將功率理解為是描述做功過程中能量轉化快慢的物理量，并將這一認識進行板書．

2、平均功率與瞬時功率

舉例：一個質量是1.0kg的物體，從地面上方20m高處開始做自由落體運動，第1s時間內下落的位移是多少？(與學生一塊算出是5m，g取10m/s2)這1s內重力對物體做多少功？(與學生一起算出W1＝50J)第2s時間內物體下落的位移是多少？(15m)這1s內重力對物體做多少功？(W2＝150J)前1s和后1s重力對物體做功的功率各是多大？(P1＝50W，P2＝150W)這2s時間內重力對物體做功的功率是多大？(P＝100W)指出即使是同一個力對物體做功，在不同時間內做功的功率也可能是有變化的．因而，用P＝W/t求得的功率只能反映t時間內做功的快慢，只具有平均的意義．板書如下：(1)平均功率： P=W/t(2)瞬時功率

為了比較細致地表示出每時每刻的做功快慢，引入了瞬時功率的概念，即瞬時功率是表示某個瞬時做功快慢的物理量．

提出瞬時功率如何計算的問題后，作如下推導： 一段較短時間內的平均功率可以寫成如下公式： P＝W/t=W = F·s/ t，而s/t=v 所以：P= F·v 當t值足夠小時，v就表示某一時刻的瞬時速度，所以這時P就表示該時刻的瞬時功率． 因此 P＝F·v 就是瞬時功率計算公式 討論：

①如果作用于物體上的力F為恒力，且物體以速度v勻速運動，則力對物體做功的功率保持不變．此

情況下，任意一段時間內的平均功率與任一瞬時的瞬時功率都是相同的． ②很多動力機器通常有一個額定功率，且通常使其在額定功率狀態工作(如汽車)，根據P＝Fv可知： 當路面阻力較小時，牽引力F也小，v可以大，即汽車可以跑得快些；

當路面阻力較大，或爬坡時，需要比較大的牽引力，v必須小．這就是爬坡時汽車換低速擋的道理． ③如果動力機器原來在遠小于額定功率的條件下工作，例如汽車剛剛起動后的一段時間內，速度逐漸增大過程中，牽引力仍可增大，即F和v可以同時增大，但是這一情況應以二者乘積等于額定功率為限度，即當Fv=P額．以后，這種情況不可能實現．

應用公式P＝Fv計算m＝1kg的物體做自由落體運動中下落1s末和2s末的瞬時功率． 由v1＝10m/s按公式求得P1＝100J；由v2＝20m/s按公式求得P2＝200J．

根據上述結果啟發學生思考瞬時功率的物理意義．最后指出，此題中是重力對物體做功，使重力勢能逐漸向動能轉化．隨著時間的延續，重力勢能向動能轉化加快．

3、例題講解

例

1、如圖1所示，位于水平面上的物體A的質量m＝5kg，在F＝10N的水平拉力作用下從靜止開始向右運動，位移為s＝36m時撤去拉力F．求：在下述兩種條件下，力F對物體做功的平均功率各是多大？(取g＝10m/s2)(1)設水平面光滑；

(2)設物體與水平面間的動摩擦因數μ＝0.15． 解答過程可分為三個階段：

①讓學生計算力F在36m位移中所做的功，強調功只由F和s這兩個要素決定，與其它因素無關，因而兩種情況下力F做的功相同，均為W＝360J．

②由同學計算這兩次做功所用的時間．用牛頓第二定律求出：

分別求出t1＝6s，t2＝12s．

③用功率的定義式即平均功率的計算公式求得P1＝60W，P2＝30W． 如果有的同學用公式vt2=2αs分別求出每次的末速度，再用公式：

和

，最后用

求得最后結果也可以，并指出這是 求出每次的平均速度

解決問題的一另一思路。

例

2、如圖2所示，位于水平面上的物體A，在斜向上的恒定拉力作用下，正以v＝2m/s的速度向右做勻速直線運動．已知F的大小為100N，方向與速度v的夾角為37°，求：

(1)拉力F對物體做功的功率是多大？(2)物體向右運動10s的過程中，拉力F對它做多少功？(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)通過此例題的解答，讓學生掌握功率的計算公式P＝Fvcosα，并提醒學生，不要認為F與v總是在同一直線上；并且知道，在功率已知的條件下，可以用W＝P·t計算一段時間內力所做的功．第(1)問的結果為P＝160W；第(2)問的結果為W＝1600J． 例

3、課本p．139上的例題，注意區分幾個概念．(三)課堂小結

1、我們講了功率概念之后，得到了兩個公式，定義式P＝W/t和瞬時功率的公式P＝F·v．

2、公式P＝W/t中的t趨近于零時，P即為瞬時功率．不過此公式主要用來計算平均功率．公式P＝Fv中，當v為瞬時速度時，P即為瞬時功率；當v用平均速度

時，也可計算平均功率．當然要注

意

所對應的時間段． 說明：

1、將功率理解為表示能量轉化快慢的物理量具有普遍意義．如一臺電動機的額定功率是10kW，表明它每秒鐘可以將10kJ的電能轉化為機械能，不管它是否工作．因而機器的功率實際上可以表示它進行能量轉化的能力大小．

2、力可以做負功，自然也有負功率．學生不問到時可以不講．課本上也沒講．重要的不是功率的

正負問題，而是要結合實際問題說清楚能量轉化的方向和快慢．例如，一物體沿粗糙水平面向前滑動，根據P＝f·v可知其機械能向內能轉化，轉化的快慢與速度v成正比，這就表達清楚了，沒有強調負功率的必要

擴展資料 額定功率與實際功率

額定功率是發動機正常工作時的最大功率，通常都在銘牌上標明，機器工作時，必須受額定功率的限制，這是基本原則，發動機實際的輸出功率（即實際功率），可以小于額定功率，在某些情況下，實際功率也可以略大于額定功率，但不允許長時間超過額定功率．

關于汽車啟動的運動過程分析

1、下面我們來討論汽車起動的模型：（1）以恒定功率起動，其運動過程是：

2、以恒定加速度起動，其運動過程是：

機車啟動的兩種過程

、以恒定的功率起動：

機車以恒定的功率起動后，若運動過程中所受阻力f不變，由于牽引力，隨v增大，F 減小．根據牛頓第二定律，是做加速度減小的加速運動．直至

，當速度

v增大時，加速度a減小，其運動情況

時，a減小至零，此后速度不再增大，速度達到最大值而做

勻速運動，做勻速直線運動的速度是，下面是這個動態過程的簡單方框圖

這一過程的v-t關系如圖所示．

2、車以恒定的加速度a起動． 由 知，當加速度a不變時，發動機牽引力F恒定，再由 知，F一定，發動機實際輸出功率P隨v的增大而增大，但當P增大到額定功率以后不再增大，此后，發動機保持額定

功率不變，v繼續增大，牽引力

在

P增至

時，F減小，直至 后勻速運動．，車速達到最大值

，此

之前，車勻加速運動，其持續時間為

（這個

必定小于

，它是車的功率增至

之時的瞬時速度）．計算時，先算出F ；

，再求出

在P增至 圖，最后根據 求

t．

．下面是這個動態過程的簡單方框

之后，為加速度減小的加速運動．直至達到

這一過程的v-t關系如圖所示。

習題精選

（一）1.質量為ｍ的物體自高處自由落下，時間ｔ內重力的平均功率為_____，t秒末重力的瞬時功率為_____.2.設飛機飛行時所受的阻力與其速度的平方成正比.如果飛機以速度ｖ勻速飛行時其發動機的功率為P，則飛機以2ｖ的速度勻速飛行時其發動機的功率為_____.3.起重機的鋼繩吊著物體由靜止開始豎直向上運動，先以加速度a（a＜ｇ）加速運動再勻速運動，最后減速運動到靜止，則關于各段運動中繩的拉力的平均功率，下列說法中正確的是 A.第一段平均功率最大 B.第二段平均功率最大

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案教

學

案物

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字)

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第四篇：高一物理牛頓第二定律教案1

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第三章第三節 牛頓第二定律

教學目的

掌握牛頓第二定律相關知識；

了解控制變量法，培養學生動手實驗能力和分析概括知識的能力。教學用具

牛頓第二定律驗證器、砝碼、多媒體課件 重點難點

重點：牛頓第二定律的知識及其應用；難點：實驗演示的操作。教學過程

一、復習引入：

1、我們講了牛頓第一定律，它的內容是什么呢？

多媒體課件演示：一切物體總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態，直到有外力迫使它改變這種狀態為止。也就是說，沒有外力作用時，物體保持原來的狀態，靜止的保持靜止、運動的保持勻速運動。那如果有外力作用呢？

（引導回答）有外力作用----狀態改變----速度改變----有加速度產生。

在上節課中我們還講了：質量是物體慣性大小的量度，質量越大的，狀態越難改變。這就涉及到三個物理量：力、加速度和質量，三者之間到底有何關系呢？我們這節課就來研究它。

二、進行新課

1、實驗介紹

實驗是我們掌握物理知識的一個重要途徑，今天就利用實驗來幫助我們解決這個問題。F、m、a三者都是變量，在研究此類問題時，我們先使其中一個量保持不變，來研究另外兩個量的關系，這就是控制變量法。

（1）原理：F可以用彈簧秤測量，m可以用天平測量，那加速度呢？ a=(S2-S1)/T2 測量加速度的方法： a=(Vt-V0)/t2 S= V0t+at2/2------------S= at2/2------------a=2S/t2（2）設計

在光滑的導軌上放一量小車，一端系有細繩，繞過定滑輪后吊著砝碼，砝碼質量遠小于小車質量。

受到恒力作用的小車做勻速直線運動，有S= V0t+at2/2----S= at2/2------a=2S/t2，為了便于比較，我們取兩個小車做雙軌實驗。當時間t相同時，有a1/a2=S1/S2。（3）實驗操作（1）

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平衡摩擦力；將兩輛質量相同的小車放在導軌上；系上細繩，跨過定滑輪掛上質量不同的砝碼；利用控制桿控制兩輛小車同時運動；記錄數據。（4）實驗操作（2）

將兩輛質量不同的小車放在導軌上；系上細繩，跨過定滑輪掛上質量相同的砝碼。利用控制桿控制兩輛小車同時運動；記錄數據。

2、實驗結論

m一定時，F與a成正比；F一定時，m與a成反比。

3、牛頓第二定律

內容：物體的加速度與力成正比，與質量成反比。公式：F=Kma；注：取國際單位時，K等于1。

平衡摩擦力分析（導出）牛頓第二定律更一般的表述：物體的加速度與合外力成正比，與質量成反比，加速度的方向與外力的方向相同。

三、本節小結

四、例題示范和課堂練習（學生討論，老師引導）（1）下列說法中正確的是：

（A）物體的加速度與質量成反比，與合外力成正比。（B）物體的加速度方向與合外力保持一致。（C）在公式F=Kma中，K始終等于1。（D）將軌道稍稍傾斜是為了平衡摩擦力。

（2）一列火車由靜止開始駛離車站已知其質量是100T,為了產生2m/S2的加速度，車頭的牽引力應為多大？

（3）一個物體,質量是2Kg，受到互成120度角的兩個力F1和F2的作用，兩個力的大小都為10N，這個物體產生的加速度是多大？

（4）一個質量m=2kg的物體,在一個恒力的作用下從靜止開始向右勻加速運動。已知恒力F=6牛，12、問這個物體2秒末的速度及位移各是多少？

四、課后作業（略）

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第五篇：簡諧運動教案

人類生活在運動的世界里,振動就是其中一種較為常見的形式,如圖所示的鐘表利用了鐘擺的振動來進行計時,蹦極運動的運動員利用彈性繩沿豎直方向上下運動,琴弦的振動讓人們欣賞到優美的音樂,地震可能會給人類帶來巨大的災難??振動現象比比

皆是,與我們的生活密切相關。因此,認識并理解振動,掌握物體振動的規律很有必要。

振動的物體千姿百態,各物體的振動情況也不盡相同,不可能對所有物體的振動規律全部描述一遍,但我們仍用研究問題的基本方法來研究振動——將復雜的振動看成幾個簡單振動的合振動。在本章中,我們著重分析兩種最簡單的振動模型,學習如何描述振動,掌握兩種簡單振動模型所具有的性質。

課時11.1 簡 諧 運 動

1.知道什么是彈簧振子,領會彈簧振子是理想化模型。

2.通過觀察和分析,理解簡諧運動的位移—時間圖象是一條正弦曲線。

3.經歷對簡諧運動的運動學特征的探究過程,加深領悟用圖象描繪運動的方法。

重點難點:理解簡諧運動的概念,理解簡諧運動位移—時間圖象的意義。

教學建議:對于本節課的教學,首先通過學生身邊和生活中實際的例子引出振動的概念;而后按從簡單到復雜、從特殊到一般的思路,從運動學的角度認識彈簧振子,通過演示實驗得出彈簧振子的振動圖象;再通過數據分析揭示出彈簧振子的位移—時間圖象是正弦曲線,然后從其運動學特征給出簡諧運動的定義,并進一步引導學生認識簡諧運動是一種較前面所學的直線運動、曲線運動更復雜的機械運動;最后回歸生活和應用舉例,使學生知道機械振動是一種普遍的運動形式。

導入新課:隨著社會經濟的發展,我國高層建筑與超高層建筑越來越多。高層建筑受地面震動和風力的影響較大,其力學穩定性很重要。建筑受到風荷載的作用,高度增加,橫向振幅增大。例如,100層建筑橫向振幅達1 m左右。從本節開始,我們要學習物體振動所遵循的規律。

1.彈簧振子

(1)平衡位置:做往復運動的物體原來①靜止時的位置叫作平衡位置。

(2)機械振動:物體(或者物體的一部分)在②平衡位置附近所做的③往復運動,叫作機械振動,簡稱④振動。

(3)彈簧振子:把一個有孔的小球裝在彈簧的一端,彈簧的另一端固定,小球穿在⑤光滑的桿上,能夠自由滑動,兩者之間的⑥摩擦可以忽略,彈簧的⑦質量與小球相比也可以忽略。把小球拉離平衡位置后放開,小球便做機械振動,這樣的系統稱為彈簧振子。

2.彈簧振子的位移—時間圖象

用橫坐標表示振子運動的⑧時間,縱坐標表示振子運動的⑨位移,然后用頻閃照相法可以得到振子在⑩平衡位置附近往復運動的位移—時間圖象。

3.簡諧運動及其圖象

(1)簡諧運動:如果質點的位移與時間的關系遵從 正弦函數的規律,即它的振動圖象是一條 正弦曲線,這樣的振動叫作簡諧運動。

(2)簡諧運動是最簡單、最基本的振動,彈簧振子的振動就是 簡諧運動。

1.彈簧振子作為物理模型忽略了哪些因素?

解答:彈簧振子是一個不考慮摩擦阻力,不考慮彈簧的質量,不考慮振子的大小和形狀的理想化的物理模型。

2.振動圖象是一種怎樣的圖象?

解答:振動圖象表示振子的位移隨時間變化的規律,即位移—時間圖象,也叫振動曲線。

3.簡諧運動的振動圖象具有什么特點?

解答:理論和實驗證明,所有簡諧運動的振動圖象都是正弦或余弦曲線。

主題1:機械振動的特征

問題:(1)機械振動的軌跡一定是直線嗎?若不是,請討論后舉例說明。

(2)做機械振動的物體,其空間位置隨時間的推移有何規律?

(3)做機械振動的物體離開平衡位置后受力有何特點?力的作用效果是什么?

解答:(1)不一定;光滑小球在一個碗的底部的往復運動屬于機械振動,但軌跡是曲線。

(2)空間位置隨時間的推移具有往復性的變化規律。

(3)受到一個指向平衡位置的力;力的作用效果是使物體回到平衡位置。

知識鏈接:振動的物體可能做直線運動,也可能做曲線運動。

主題2:簡諧運動中的位移

情景:

圖示為放在光滑水平面上在a、b間運動的彈簧振子。

問題:(1)小球從o運動到b的過程中和從b運動到o的過程中途經c時,其相對平衡位置的位移

(填“相同”或“不相同”),所受合外力

(填“相同”或“不相同”)。

(2)若c點和d點關于位置o對稱,則小球在c點和d點的位移有什么關系?與小球的速度方向有關嗎?

解答:(1)相同 相同

(2)位移大小相等,方向相反;與小球速度無關。

知識鏈接:簡諧運動中的位移更像是某時刻振子的位置,是指相對平衡位置的位移,與振子的速度方向無關。

主題3:簡諧運動中的速度

情景:如圖所示的彈簧振子,小球在水平方向做簡諧運動,o點為小球的平衡位置,a、b為其左右兩端的最大位移位置。

問題:(1)小球由o點向a點和由o點向b點運動的過程中,小球的速度如何變化?

(2)同理分析小球由a點到o點和由b點到o點運動的過程中速度的變化情況,總結出簡諧運動中小球速度的變化特點。

解答:(1)小球由o點向a點和由o點向b點運動的過程中,小球的速度均逐漸變小。

(2)小球由a點到o點和由b點到o點運動的過程中,速度均逐漸變大;在簡諧運動中,小球離開平衡位置的過程速度變小,靠近平衡位置的過程速度變大。

知識鏈接:做簡諧運動的物體,在平衡位置處速度最大,最大位移處速度為零。

主題4:振動圖象

情景:在運動學中,我們曾用x-t圖象直觀地描述了物體運動的位移和時間的關系。做簡諧振動的小球離開平衡位置的位移在不斷變化,那么我們也可以用x-t圖象來描述做簡諧振動的物體離開平衡位置的位移和時間的關系。

問題:(1)觀察圖甲,并認真分析。在繪制彈簧振子的x-t圖象的過程中采用了何種物理方法?為什么要讓紙條勻速運動?請說明繪制出的圖象的物理意義。

甲

乙

(2)圖乙為某彈簧振子的位移圖象,若此圖象為正弦曲線,則彈簧振子的振動周期為多少?振動過程中振子離開平衡位置的最大位移為多少?根據數學知識寫出此正弦函數的方程式。

解答:(1)描跡法;讓紙條勻速運動是為了把振子經歷的時間均勻地展開;繪制出的圖象表示振子在各個時刻離開平衡位置的位移。

(2)2π s;10 cm;y=10sin t(cm)。

知識鏈接:通過振動圖象可以知道振子離開平衡位置的最大距離和振動周期,還可以根據圖象走勢判斷振子某時刻的速度方向。

1.(考查簡諧運動中各物理量的變化規律)一彈簧振子在水平面內做簡諧運動,當振子每次經過非平衡位置的同一位置時,不一定相同的物理量是()。

a.速度

b.合力

c.位移

d.加速度

【解析】只要振子離開平衡位置,其位移一定由平衡位置指向振子所在的位置;所受彈簧的彈力(即合力)一定指向平衡位置,加速度也指向平衡位置,而且同一位置大小一定;速度大小雖然一定,但方向可能指向平衡位置,也可能背離平衡位置,所以方向不一定相同。b、c、d錯,a選項正確。

【答案】a

【點評】做簡諧運動的物體經過同一位置時,可能正遠離平衡位置,也可能正靠近平衡位置,速度方向不同,但位移、合力、加速度的方向都相同。

2.(考查簡諧運動的位移)如圖所示,o點是彈簧振子的平衡位置,當振子由a向o運動時,下列說法中正確的是()。

a.振子的位移在減小

b.振子的運動方向向左

c.振子的位移方向向左

d.振子的位移大小在增大

【解析】由于振子在o點的右側由a向o運動,所以振子的位移方向向右,且大小在不斷減小,故正確答案為a、b。

【答案】ab

【點評】對于簡諧運動,位移的參考點均是平衡位置。

3.(考查從圖象讀取信息的能力)在彈簧振子的小球上安置一記錄用的鉛筆p,在下面放一條白紙帶,當小球振動時沿垂直于振動方向勻速拉動紙帶,鉛筆p就在紙帶上畫出一條振動曲線。若振動曲線如圖所示,假設向右為正方向,則下列說法正確的是()。

a.振子偏離平衡位置的最大距離為10 cm

b.1 s末到2 s末振子速度方向為負

c.2.5 s末和3.5 s末振子的位移相同,運動方向也相同

d.振子在4.5 s時所受的合力為正

【解析】由圖象可知,a對;1 s末到2 s末振子的位移越來越小,且正向平衡位置運動,速度為負,b對;2.5 s末和3.5 s末振子的位移相同,但速度方向相反,c錯;由圖象可知,振子在4.5 s時所受合力方向指向平衡位置,為負,d錯。

【答案】ab

【點評】要注意根據位移的變化趨勢判斷速度方向。

4.(考查由圖象確定加速度的方向)在水平方向上做簡諧運動的質點其振動圖象如圖所示,假設向右為正方向,則物體正在向右加速的時間是()。

a.0~1 s b.1 s~2 s

c.2 s~3 s d.3 s~4 s

【解析】物體向右加速說明物體正在從負向最大位移處向平衡位置運動,根據圖象可以判斷在3 s~4 s內物體向右做加速運動,d正確。

【答案】d

【點評】要注意向右運動與向右加速運動的時間段不同。

拓展一:簡諧運動的平衡位置、位移變化規律和速度變化規律

1.如圖所示,在一個豎直懸掛的輕彈簧下方掛一個小球做成一個彈簧振子,在o處彈簧處于自然狀態,懸掛小球后小球可靜止于o'處。將小球拉到b處后放手,小球即可在a、b之間往復運動,若小球從b處返回到平衡位置的過程中途徑c處,則下列說法中正確的是()。

a.o為平衡位置

b.小球從b處返回到平衡位置的過程中經c處時速度方向向上

c.小球從b處返回到平衡位置的過程中經c處時所受合力方向向上

d.小球從b處返回到平衡位置的過程中經c處時離開平衡位置的位移方向向上

【分析】確定平衡位置是解答本題的關鍵。注意平衡位置是振動前小球靜止的位置,也就是合力為零的位置。在簡諧運動問題中,質點的位移都是相對于平衡位置而言的。

【解析】小球在平衡位置時所受合力為0,o'為平衡位置,a選項錯誤;小球從b處返回到平衡位置的過程中向o'運動,速度方向向上,b正確;小球在c處時所受彈簧的彈力向上,且大于重力,合力方向向上,c對;小球在c處時離開平衡位置的位移為o'c,方向向下,d選項錯誤。

【答案】bc

【點撥】平衡位置一定是振子沿運動方向所受合力為零的位置;位移一定要抓住“離開平衡位置的位移”這個要點;運動方向即為速度方向。

拓展二:簡諧運動圖象的有關問題

2.某質點做簡諧運動,其位移隨時間變化的圖象如圖所示,則質點()。

a.第1 s末與第3 s末的位移相同

b.第1 s末與第3 s末的速度相同

c.4 s末至8 s末路程為10 cm

d.3 s末至5 s末速度方向不變

【分析】從振動圖象可以看出各時刻位移的大小、正負以及變化情況。判斷位移是否相同時一定要看其大小、方向是否都相同;簡諧運動的速度具有對稱性,位移大小相同的位置速度大小也相等,但速度方向要根據位移的變化來判斷。

【解析】由圖象可以看出,t=1 s和t=3 s兩時刻位移相同,a選項正確;第1 s末和第3 s末的速度方向不同,b選項錯誤;仍由圖象可知,4 s末至8 s末質點路程為s=2×5 cm=10 cm,c選項正確;3 s末至5 s末速度方向不變,d選項正確。

【答案】acd

【點撥】將位移圖象和振動物體的位移變化情況一一對應是解決圖象問題的關鍵,要能在位移圖象中準確地找出振動物體在平衡位置和離開平衡位置的最大距離處的時刻。