7.光滑水平面上有一边长为l的正方形区域处在场强为E的匀强电场中,电场方向与正方形一边平行.一质量为m、带电量为q的小球由某一边的中点,以垂直于该边的水平初速v0进入该正方形区域.当小球再次运动到该正方形区域的边缘时,具有的动能可能为 ( )
(A)0 (B)
mv02+
qEl (C)
mv02 (D)
mv02+
qEl
6.图5为示波管中偏转电极的示意图,相距为d长度为l的平行板A、B加上电压后,可在A、B之间的空间中(设为真空)产生电场(设为匀强电场)。在AB左端距A、B等距离处的O点,有一电荷量为+q、质量为m的粒子以初速v0沿水平方向(与A、B板平行)射入(如图)。不计重力,要使此粒子能从C处射出,则A、B间的电压应为( )A.
B.
C.
D.q
m
5.
在场强为E的匀强电场中固定放置两个带电小球1和2,它们的质量相等,电荷分别为q1和-q2(q1≠q2).球1和球2的连线平行于电场线,如图,现同时放开1球和2球,于是它们开始在电场力的作用下运动.如果球1和2之间的距离可以取任意有限值,则两球刚被放开时,它们的加速度可能是( )
A.大小不等,方向相同 B.大小不等,方向相反
C.大小相等,方向相同 D.大小相等,方向相反
4.
一带正电的小球,系于长为l的不可伸长的轻线一端,线的另一端固定在O点,它们处在匀强电场中,电场的方向水平向右,场强的大小为E。已知电场对小球的作用力的大小等于小球的重力。现先把小球拉到图中的P1处,使轻线拉直,并与场强方向平行,然后由静止释放小球。已知小球在经过最低点的瞬间,因受线的拉力作用,共速度的竖直分量突变为零,水平分量没有变化,则小球到达与P1点等高的P2点时速度的大小为( )
A.
B.
C.2
D.0
3.
根据α粒子散射实验,卢瑟福提出了原子的核式结构模型。图中虚线表示原子核所形成的电场的等势线,实线表示一个α粒子的运动轨迹。在α粒子从a运动到b、再运动到c的过程中,下列说法中正确的是
(A)动能先增大,后减小
(B)电势能先减小,后增大
(C)电场力先做负功,后做正功,总功等于零
(D)加速度先变小,后变大
2.水平放置的平行板电容器与一电池相连。在电容器的两板间有一带正电的质点处于静止平衡状态。现将电容器两板间的距离增大,则,
A.电容变大,质点向上运动 B.电容变大,质点向下运动
C.电容变小,质点保持静止 D.电容变小,质点向下运动
1.图中a、b是两个点电荷,它们的电量分别为Q1、Q2,MN是ab连线的中垂线,P是中垂线上的一点。下列哪种情况能使P点场强方向指向MN的左侧?
A.Q1、Q2都是正电荷,且Q1<Q2
B.Q1是正电荷,Q2是负电荷,且Q1>|Q2|
C. Q1是负电荷,Q2是正电荷,且|Q1|<Q2
D. Q1、Q2都是负电荷,且|Q1|>|Q2|
(三)课堂小结
(四)课外作业:
1.复习课本。
2.把练习二第2、3、4题做在练习本上。
说明:
1.本节教学的重点是使学生确切地理解公式P=FV的意义,为此教材通过实例进行分析,教学中还可以补充一些实例。
2.通过本节的例题的教学,应使学生学会应用基本公式进行计算,对平均功率和瞬时功率有所理解。
3.考虑到发动机的额定功率与汽车的最大速度的关系比较难一些,本书作为选学内容,单独列为专题加以讨论。在这个专题中,着重分析了汽车由开动到匀速行驶的物理过程,然后运用公式解题,以便使学生养成分析物理过程的习惯,避免简单地套用公式。
(二)进行新课
1.力对物体做功快慢的比较。
分析以下事例,归纳出做功快慢的比较方法:
繁忙的建筑工地上几台起重机正在快碌。我们来比较一下它们做功的快慢。
|
起重机编号 |
被吊物体重量 |
运动情况 |
所有时间 |
做功 |
|
A |
2×103N |
4m/s匀速上升 |
4s |
3.2×104J |
|
B |
4×103N |
3m/s匀速上升 |
4s |
4.8×104J |
|
C |
1.6×103N |
2m/s匀速上升 |
1s |
3.2×104J |
比较A和B:它们做功时间相等,B做功比A快。
比较A和C:它们做功相等,tc<tA,C做功比较快。
比较B和C:它们做功不等,所用时间也不等,如何比较它们做功的快慢呢?
(引导学生复习运动快慢的描述和速度变化快慢的描述等知识,给出描述做功快慢的物理量----功率)
运动的快慢用
表示;速度变化快慢用
表示,我们把描述力做功快慢的物理量定义为功率,这是物理学中的一个重要概念。
2.功率的概念
(1)定义:功跟完成这些功所用时间的比值叫做功率。
定义式:P=W/t
(2)单位:国际单位为瓦(W),技术上常用“千瓦”(KW)作功率单位。
1W=1J/S,1KW=1000W。
(3)功率的物理意义:功率是描述力对物体做功快慢的物理量
功率大的做功快。不论在什么条件下,只要明确了功W和所用时间t,就可求出相应的功率。以上几个功率就是钢绳拉力对重物做功的功率,A起重机的功率PA=8KW,B起重机的功率PB=12KW,C起重机的功率PC=32KW。C做功最快,A做功最慢。
(4)功率是标量。
由于功有正负,相应的功率也有正负。功率的正负不表示大小,只表示做功的性质,即动力的功率为正,阻力的功率为负,计算时不带符号,只计绝对值。
根据W=FScosα和v=S/ t,可得P=Fvcosα。若F、S同向,可简化为P=Fv。
(5)功率的另一表达式:P=Fvcosα。
F:对物体做功的力。v:物体运动的速度。α:F与v的夹角。
3.平均功率和瞬时功率
(1)平均功率:描述力在一段时间内做功的快慢,用P=W/t 计算,若用P=Fvcosα,V为t时间内的平均速度。
平均功率是针对一段时间或一个过程而言的,因此在计算平均功率时一定要弄清是哪段时间或哪一个过程的平均功率。
(2)瞬时功率:描述力在某一时刻做功的快慢,只能用P=Fvcosα,V为某时刻的瞬时速度。
瞬时功率是针对某一时刻或某一位置而言的,因此在计算瞬时功率时一定要弄清是哪个时刻或哪一个位置的瞬时功率。
[例题1]已知质量为m的物体从高处自由下落,经时间t,在t时间内重力对物体做功的平均功率为 ;在t时刻重力对物体做功的瞬时功率为 。
解析:在t时间内,物体下落的高度h=
,重力对物体所做的总功W=
,所以在t时间内重力对物体做功的平均功率为
;在t时刻重力对物体做功的瞬时功率为
.
(3)对公式P=Fv的讨论。
①当功率P一定时,
。即做功的力越大,其速度就越小。
当汽车发动机功率一定时,要增大牵引力,就要减小速度。所以汽车上坡时,司机用换挡的办法减小速度来得到较大的牵引力。
②当速度v一定时,
。即做功的力越大,它的功率也越大。
汽车从平路到上坡,若要保持速度不变,必须加大油门,增大发动机功率来得到较大的牵引力。
③当力F一定时,
。即速度越大,功率越大。
起重机吊同一物体以不同速度匀速上升,输出功率不等,速度越大,起重机输出功率越大。
[例题2]飞机、轮船运动时受到的阻力并不恒定,当速度很大时,阻力和速度的平方成正比,这时要把飞机、轮船的最大速度增大到原来的2倍,发动机的输出功率要增大到原来的:
A.2倍; B.4倍; C.6倍; D.8倍.
解析:飞机、轮船达到最大速度时牵引力F与阻力f相等,即F=f,而f=KV2,所以发动机的输出功率P=FV=KV3,要把飞机、轮船的最大速度增大到原来的2倍,发动机的输出功率要增大到原来的8倍.
4.额定功率和实际功率
额定功率指机器正常工作时的最大输出功率,也就是机器铭牌上的标称值。实际功率是指机器工作中实际输出的功率。机器不一定都在额定功率下工作。实际功率总是小于或等于额定功率。
(一)引入新课
上节课学习了功的概念及其计算。现在我们研究下面两个问题。
①质量为2kg的物体在4N的水平拉力F1作用下沿F1的方向以2 m/s的速度匀速前进16m.在此过程中,有几个力对物体做功,各做功多少?此过程用多长时间?
②质量为2kg的物体静止在光滑水平面上,在F2=4N的水平拉力作用下前进16 m。在此过程中,有几个力对物体做功?各做功多少?此过程用多长时间?
(学生自己解答,教师小结。)
①中拉力做功:W11=F1S=64J;阻力做功:W12=-fS=-64J;时间:t1=s/V=8s.
②中拉力做功:W2=F2S=64J;时间t2=
.
可见,力对物体做功多少,只由F、S及它们间夹角决定,与物体是否还受其它力、物体是匀速运动还是变速运动无关。再比较一下,F1、F2做功一样多,但所用时间不同。说明力对物体做功还有一个快慢问题。本节课学习做功快慢的描述问题。
板书课题:第二节 功率
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