功率教學(xué)設(shè)計主題機車的兩種啟動方式

§：功率(第2課時)-教學(xué)設(shè)計主題：機車的兩種啟動方式道縣一中唐順海一、教學(xué)三維目標：（一）、知識與技能目標：1、復(fù)習(xí)上節(jié)功率的定義及額定功率與實際功率的定義；2、機車的兩種啟動方式及模型的建立。（二）、方法與過程目標：1、會討論、分析、描述機車以恒定功率啟動的過程，并畫出相應(yīng)的v-t、P-t、F-t圖像；2、會討論、分析、描述機車以恒定加速度啟動的過程，并畫出相應(yīng)的v-t、P-t、F-t圖像（三）、情感與態(tài)度目標：通過對機車的兩種啟動方式及模型的建立，讓學(xué)生對功率科學(xué)知識學(xué)以致用，增強他們的科學(xué)素養(yǎng)與物理科學(xué)情懷。二、教學(xué)重點與難點：1、重點：對機車的兩種啟動方式的建模、原理描述及理解。2、難點：為分析機車的啟動問題建立的兩種模型及實際應(yīng)用。三、本課的重點、難點、信息技術(shù)應(yīng)用及學(xué)情分析：1、重點分析：交通工具的啟動問題通常說的機車的功率或發(fā)動機的功率實際是指其牽引力的功率。①以恒定功率P啟動:機車的運動過程是先作加速度減小的加速運動，后以最大速度作勻速直線運動。②以恒定牽引力F啟動:機車先作勻加速運動，當(dāng)功率增大到額定功率時速度為，而后開始作加速度減小的加速運動，最后以最大速度作勻速直線運動。2、難點分析：機車的啟動一般可以建立兩種模型，勻加速啟動和恒定功率啟動。勻加速啟動時牽引力不變，發(fā)動機功率隨時間t均勻增大。當(dāng)功率增大到等于額定功率后，功率不再增大，牽引力隨速度的增大而減小。當(dāng)牽引力減小到等于阻力后，汽車以最大速度做勻速直線運動。恒定功率啟動時，牽引力隨速度的增大而減小，加速度隨速度的增大而減小。當(dāng)牽引力減小到等于阻力后，汽車以最大速度做勻速直線運動。3、信息技術(shù)應(yīng)用及學(xué)情分析：通過多媒體及seevo軟件，對機車的兩種啟動方式進行建模，運用flash動畫，把兩種啟動模型中的物理原理中的速度、加速度、牽引力及運動過程向?qū)W生形象地展示，再通過seevo軟件，把學(xué)生課堂中的作業(yè)成果投影到多媒體，讓師生共同研討。學(xué)生的物理基礎(chǔ)處于較好層次，對功率的定義及額定功率等知識有初步了解，課堂需復(fù)習(xí)引入，基于學(xué)生對功率的初步掌握情況，采用建模方式處理，并用多媒體及相關(guān)的現(xiàn)代信息技術(shù)軟件，以學(xué)生為主體，老師主導(dǎo)，共同學(xué)習(xí)好功率的第二課時：討論、分析、描述機車的兩種啟動的過程，并畫出相應(yīng)的v-t、P-t、F-t圖像及鞏固應(yīng)用。四、教學(xué)過程：（一）、回顧“功率第一課時”的主要內(nèi)容：1.功率的定義式： （一般求平均功率）2.功率的計算式：P=Fv（即可求瞬時功率，也可求平均功率）3.額定功率：是指機器正常工作時的最大輸出功率，也就是機器銘牌上的標稱值。4.實際功率：是指機器在工作中實際輸出的功率。5.在日常生活中，我們經(jīng)常說某臺機器的功率，或某物體做功的功率，實際上是指某個力對物體做功的功率。（二）、兩種啟動方式的學(xué)習(xí)探究：機車起動通常有兩種方式，下面把這兩種啟動方式的規(guī)律總結(jié)如下：A、機車以恒定功率啟動的運動過程：1、[原理探究]：機車以恒定的功率P啟動后，若運動過程中所受的阻力不變，由于牽引力F＝P／v，根據(jù)牛頓第二定律：F－f＝ma即P／v－f＝ma所以：當(dāng)速度v增大時，加速度a減小。當(dāng)加速度a＝0時，機車的速度達到最大，此時有：。以后，機車以vm做勻速直線運動。2、[多媒體展示]：這一過程，F(xiàn)、v、a的變化也可表示為：3、[學(xué)生自主探究]：用v－t圖，這一過程可表示為下圖：最大速度之前是一段曲線。4、[教師引導(dǎo)歸納]:以恒定功率啟動的特點：（1）汽車在啟動過程中先做加速度不斷減小的加速運動，同時牽引力變小，當(dāng)牽引力等于阻力時，開始以最大速度勻速運動。（2）汽車在啟動過程中的功率始終等于汽車的額定功率。（3）汽車的牽引力和阻力始終滿足牛頓第二定律F－f＝ma。（4）汽車的牽引力和瞬時速度始終滿足P-P額=Fv。（5）在啟動過程結(jié)束時，因為牽引力和阻力平衡，此時有P額=Fvm=fvm。5、鞏固練習(xí)：例1：汽車發(fā)動機的額定功率為60kW，汽車的質(zhì)量為5t，汽車在水平路面上行駛時，阻力是車重的倍，g=10m/s2。汽車保持額定功率不變從靜止啟動后：(1)汽車所能達到的最大速度是多大？(2)當(dāng)汽車的加速度為2m/s2時速度多大？(3)當(dāng)汽車的速度為6m/s時加速度多大？（讓學(xué)生課堂作答并運用seevo軟件投屏到多媒體進行研討）B：機車以恒定加速度啟動的運動過程1、[原理探究]：機車以恒定的加速度a啟動時，牽引力F、阻力f均不變，此時有：F－f＝ma。機車勻加速運動的瞬時功率：。勻加速階段的最長時間；勻加速運動的末速度為。當(dāng)機車達到這一速度時，其瞬時功率等于它的額定功率。然后機車又做變加速運動。此時加速度a和第一種啟動過程一樣變化；這時的最大速度還是。而變加速階段的位移應(yīng)該用動能定理來計算：。2、[多媒體展示]：勻加速啟動過程的各個量（P、F、a、v）的變化情況如下：3、[學(xué)生自主探究]：用v－t圖，這一過程可表示為下圖：起初勻加速運動是一段傾斜的直線，緊接著是一段曲線，最后是平行于時間軸的直線。4、[教師引導(dǎo)歸納]:以恒定牽引力啟動的特點：（1）汽車的起動過程經(jīng)歷兩個階段：勻加速直線運動；變加速直線運動，最終做勻速直線運動。（2）汽車在勻加速運動階段，汽車的瞬時速度，（v0＝0）。汽車做勻加速運動所能維持的時間。（3）汽車做勻加速運動階段，其瞬時功率。（4）汽車在勻加速運動階段結(jié)束時，瞬時功率等于額定功率，且。（5）汽車在變加速運動階段功率恒為額定功率，進入勻速直線運動時牽引力和阻力平衡，有。5、鞏固練習(xí)：例2：汽車發(fā)動機的額定功率為60kW，汽車的質(zhì)量為5t，汽車在水平路面上行駛時，阻力是車重的倍，g=10m/s2。汽車從靜止開始，保持以m/s2的加速度做勻加速直線運動。(1)汽車做勻加速直線運動的時間？(2)汽車所能達到的最大速度是多少？（讓學(xué)生課堂作答并運用seevo軟件投屏到多媒體進行研討）五、教學(xué)小結(jié)：1.機車啟動問題原理：F-F阻=ma(F阻恒定)；P=Fv(F為機車的牽引力)2.機車最大速度：F=F阻 vmax3.機車以恒定功率啟動：機車先做加速度逐漸減小的變加速直線運動，最終以速度做勻速直線運動。4.機車以恒定加速度啟動：機車先做勻加速直線運動，再做加速度逐漸減小的變加速直線運動，最終以速度做勻速直線運動。六、作業(yè)：1、課本P63第2題。2、完成系統(tǒng)集成同步導(dǎo)學(xué)練測P49第5題。七、教學(xué)反思：1、學(xué)生對兩種機車啟動模式的建立有一定的困難，尤其是恒定加速度啟動模式，怎么突破這個難點？我是利用多媒體及信息技術(shù)結(jié)合學(xué)生的思維探究和邏輯推理進行。2、我在主導(dǎo)學(xué)生對兩種機車啟動方式進行類比時，讓學(xué)生運用所學(xué)過的物理知識從v-t、P-t、F-t等圖像描述變化原理，進一步理解功率的內(nèi)涵與外延及其應(yīng)用。附：課外補充練習(xí)：卡車在平直公路上從靜止開始加速行駛，經(jīng)時間t前進距離s，速度達到最大值。設(shè)此過程中發(fā)動機功率恒為P，卡車所受阻力為f，則這段時間內(nèi)，發(fā)動機所做的功為（）A．PtB．fsC．Pt=fsD．解析：發(fā)動機所做的功是指牽引力的功。由于卡車以恒定功率運動，所以發(fā)動機所做的功應(yīng)等于發(fā)動機的功率乘以卡車行駛的時間，∴A對。B項給出的是卡車克服阻力做的功，在這段時間內(nèi)，牽引力的功除了克服阻力做功外還要增加卡車的功能，∴B錯。C項給出的是卡車所受外力的總功。D項中，卡車以恒功率前進，將做加速