机车启动问题教案

机车启动问题[教材分析]本节是功率这节的补充内容，难度较大，综合性较强，其中涉及到高一阶段除曲线运动外的几乎所有内容，如受力分析，牛顿第二定律，运动学公式及功率公式，是与高考接轨的一个考点。[学情分析]由于本节内容的难度较大，首要的一条就是学生对前面知识点的复习问题，对牛顿第二定律而言，F=ma中的F是指合力；怎样用v-t图去描述物体的运动等；第二，学生应自己动手推导从而得出结论，切忌死记结论；第三，这节最终的问题要落实在做题上，学生通过习题去了解过程并且掌握解题关键条件，从而对整个问题有一个系统的认识。[教学目标](i)知识目标1．理解机车的两种启动过程及其特点。2．学会用机车启动的关键条件解题。(ii)能力目标1．能够运用两种启动的特点解机车的启动问题。2．学生会自己动手推导，讨论，分析机车问题。3．培养学生逻辑思维能力。(iii)情感目标1．通过这节课的学习激发学生的学习兴趣。2．让学生发现并体会物理学中的逻辑性。3．通过自己的推理去感受物理学习中的乐趣。[教学重点]1．理解解决机车启动问题的两个核心公式。2．理解机车两种启动方式中各段的运动性质。[教学难点]1．学会分析机车启动问题中的解题关键及突破点。2．对两种启动方式的v-t图分析。3．学会将牛顿第二定律及功率方程融入机车问题。[教学方法]利用多媒体引导分析教学[教学过程]设计思想：力求体现新课标倡导的“教师主导、学生主体”的思想。以学生的活动逐步推进教学。本设计还力求突出课堂的有效性，引导学生进行探究，参与问题讨论，让更多的学生能融入课堂，思维和能力都能得到发展。[教学过程]过程教师活动学生活动设计意图过程教师活动学生活动设计意图（一）新课引入（2分）提问：相信同学们都有见过汽车的运动，甚至还有亲自驾驶过汽车，那现在请看一段视频，看完后请告诉我你们的感受？（播放视频：汽车上陡坡）从学生的回答入手，去引出汽车功率这个问题，本节课我们就是要从物理学的角度，以功率为基础去探究机车的启动问题。观看视频，看清细节看完后回答以视频引入课题较为直观有趣，能引起学生的兴趣。(二)复习本节课要用到的知识点1．实际功率和额定功率（2分）2．P=F牵V（3分）要探究机车启动问题我们需要一些预备知1．回忆两个基本概念提问：什么是实际功率和额定功率？强调：针对机车而言，实际功率是指发动机牵引力的功率；额定功率是一个定值。（板书）（课件展示机器铭牌的额定功率）提问：那么这两个功率之间有什么关系？(提示在二者大小上)这是我们在分析机车问题时的一个限制条件。过渡：知道了这两个概念，那现在同学们一起来猜想一下，机车启动时会和哪些物理量有关？有了这些物理量我们还要研究它们之间的关系，利用相关公式。2.先来看P,V,F这三者有什么关系？其中同学们首先要知道这三个量所表示的意思？课件展示三者关系，这是上次课讲过的内容。要说成正比反比，必须要在另一个量一定的条件下。（联系实际说一说汽车换档，课件图片展示汽车驾驶室内部）P=FV是分析机车启动问题的第一个核心公式。（板书）学生回忆并回答两个概念观看图片并找出图上的额定功率P实≤P额（板书）可能的答案：速度，加速度，受力，功率，时间，…..P=F牵VP为实际功率F为牵引力V为瞬时速度当功率P一定时，F与v成反比当速度v一定时，Ｐ与Ｆ成正比当牵引力Ｆ一定时，Ｐ与v成正比在教师引导基础上得出限制条件。知道公式里各个物理量的意义是应用的基本前提。3.（3分）过渡：再看F,m,a这三者有什么关系？问：这里涉及到F，那汽车受哪些力作用？请作出汽车的受力分析图。F表示哪个力？问：能否用图上的力表示合力？联立二式是分析机车启动问题的第二个核心公式。（板书）应用牛顿第二定律联系：F合=ma自己动手作受力图F表示合力F合=F牵-f牛顿第二定律中合力的理解对解决问题很重要1．以恒定功率起动（13分）过渡：有了这两个公式我们再加入两个基本假设m,f不变就可以研究机车的启动了。有两种启动方式，先看第一种，以恒定功率起动。问:什么叫恒定功率？什么叫启动？板书：(功率P恒定不变m,f不变)那现在请同学们先自己在草稿纸上分析启动时汽车的a,F牵，v的变化情况。巡视看学生情况，抽人起来说出分析结果，随后点评，补充，再板书。即启动过程中的功率不变启动即速度变大学生自己分析大约3分钟时间学生自己分析有利于掌握知识，加深理解师：若都这样去描述会显得很麻烦，有没有更简单，直观的方法来描述？生：可以用v-t图象请根据分析过程用v-t图描述出来解题关键：当达到最大速度时（板书）F牵=f,则Vm=P额/F牵=P额/ftv0vmFfamFfamFfammfFavPFv牵牵当F牵=f时a=0v达到最大vm匀速保持mv变加速匀速例题（7分）例1.汽车发动机的额定功率为60kw，汽车的质量为5t,汽车在水平路面上行驶时，车所受阻力为车重的0.1倍（g=10m/s2）,当汽车保持额定功率不变从静止启动后,求：(1)汽车所能达到的最大速度大小为多少?(2)当汽车加速度为2m/s2时的速度为多大？教师此时下台个别辅导学生学生自己思考动手做解:(1)f=0.1mg=0.1×5×103×10N=5×103N当达到最大速度时F牵=f,则Vm=P额/F牵=P额/f=6×104w/5×103N=12m/s(2)当a=2m/s2时,设牵引力为F由牛顿第二定律F-f=ma,得F=f+ma=5×103N+5×103×2N=1.5×104NV=P额/F牵=6×104w/1.5×104N=4m/s及时用例题巩固2.匀加速启动（7分）有了第一种启动方式为基础，第二种就相对较简单一些了。思考：什么叫匀加速运动？板书：(加速度a不变,牵引力F不变,m,f不变)那现在请同学们先自己在草稿纸上分析启动时汽车的a,F牵，v的变化情况。巡视看学生情况，抽人起来说出分析结果，随后点评，补充，再板书a恒定不变，会导致F牵也恒定不变。学生自己分析大约3分钟时间学生自己分析有利于掌握知识，加深理解v0tvvm不变不变牵牵mfFaF仍增大牵vmfFav0mfFavPFvP牵额牵额不变此后匀速当mvva0vFPv牵匀加速运动运动变加速)(a匀速例题：（６分）小结（2分）解题关键：当F牵=f时达到最大速度Vm（板书）对匀加速启动,当P实=P额时,匀加速过程结束.例2.汽车发动机的额定功率为60kw，汽车的质量为5t,汽车在水平路面上行驶时，车所受阻力为5000N,若汽车从静止开始保持以0.5m/s2加速度匀加速启动,求这一过程能维持多长时间?提示：求时间，需要用到运动学公式教师此时下台个别辅导学生1.两种启动方式(1)以恒定功率启动(2)匀加速启动2.两个核心公式(1)P实=F牵v(2)3.解题关键条件(1)当F牵=f时达到最大速度Vm(2)对匀加速启动,当P实=P额时,匀加速过程结束.课后习题，作业解:v增大,P实也在增大,当P实=P额时,这一过程结束这一过程牵引力F不变,由F牵–f=ma,得F牵=f+ma=5000N+5000×0.5N=7500NVt=P额/F=60000w/7500N=8m/s由Vt=at得t=Vt/a=8/0.5=16s及时回忆本节所学知识点及时用例题巩固小结有利于学生及时梳理线索板书设计一．复习二.两种启动方式三.小结1．实际功率：发动机牵引力的功率1．以恒定功率启动2．匀加速启动：额定功率：定值分析：分析:关系：P实≤P额2．P=FV图象：图象：P-实际功率F-牵引力例1.解：例2.解：V-瞬时速度3．a=(F-f)/mFfam学生学习单一．预备知识1．两个概念复习2．P实,F牵，V的关系实际功率：额定功率：3．F合，a,m的关系二者的大小关系：二．两种启动方式（两个基本假定：）1．以恒定功率启动2．匀加速启动分析：分析：图象：图象：例1：汽车发动机的额定功率为60kw，汽车的质量为5t,汽车在水平路面上行驶时，车所受阻力为车重的0.1倍（g=10m/s2）,当汽车保持额定功率不变从静止启动后,求：(1)汽车所能达到的最大速度大小为多少?(2)当汽车加速度为2m/s2时的速度为多大？例2：汽车发动机的额定功率为60kw，汽车的质量为5t,汽车在水平路面上行驶时，车所受阻力为5000N,若汽车从静止开始保持以0.5m/s2加速度匀加速启动,求这一过程能维持多长时间?三．小结1．两种启动方式2．解决问题核心公式3．关键条件