电能和电功率ppt教学课件.ppt

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1、第十六章,第一节 电能、电功与电功率,电能与电功率,热传递,做功,机械,复习,1、改变物体内能的方式有哪两种？,增加,因此用做机械功的方式改变内能的本质是机械能和内能之间的转化。,电能,它是通过什么方式使灯丝的内能 的增加的？,在我们生活中，哪些地方用到了电？,用电器的实质都是什么？,电能转化为机械能,电能转化为内能,电能转化为光能,物理学中，当电能转化为其他形式能时我们就说电流做了功，简称电功。,实质是电能和其他形式能之间的转换，转化的多少可以用电功大小来表示,电能转化为化学能,电功和电能,一、电功电流做的功,二、电流做功的实质是 电能转化为其它形式的能,电流做功与哪些因素有关呢？,我需要哪

2、些实验器材？我如何设计我的实验（实验步骤和电路图）我如何设计我的实验记录表格？,如何设计实验来验证我的猜想？,怎么比较电功的大小？,根据电灯的亮暗程度，可以比较相同时间电流做功的多少,电功与哪些因素有关呢?,你需要哪些器材?,猜想,我能行,实验(1):研究电功与电压的关系,1、设计实验研究电功和电压关系,保持电流和时间一定,发光较亮的灯泡对应电压表的示数较大。,条件：,方法：,现象：,L1,L2,通过用电器的电流和通电时间相同时，用电器上的电压越大，电功就越大。,结论：,实验(2):研究电功与电流的关系,2、设计实验研究电功和电流关系,保持电压和时间一定,发光较亮的灯泡对应电流表的示数较大。,

3、条件：,方法：,现象：,L1,L2,用电器两端的电压和通电时间相同时，用电器上的电流越大，电功就越大。,结论：,上面的实验中，如果通电的时间越长，电灯消耗的电能必然越多，即电功就越多。,3、电功和时间的关系是怎样的？,公式:,W=UIt,单位:,1J=1V A s,你交过电费吗？你知道电能的单位是什么吗？,3.电能的单位,常用单位：度,能量的国际单位：焦耳（J）,1度1千瓦时（kWh)=3.6106焦（J）,（千瓦时） kWh,第一、二节 简谐运动,机械振动,Simple harmonic motion,想一想,进入高中以来，我们主要学习了哪几种形式的运动? 请说出各运动的名称及每种运动所对应

4、的受力情况。,1.匀速直线运动,2.匀变速直线运动,3.平抛运动,4.匀速圆周运动,机械振动是生活中常见的运动形式,一、机械振动,1、定义：物体（或物体的一部分）在某一中心位置两侧所做的往复运动，就叫做机械振动（振动）,2、机械振动的主要特征是：“空间运动”的往复性和“时间”上的周期性。,3、产生振动有两个必要条件：,（1）每当物体离开平衡位置就会受到回复力的作用。,（2）阻力足够小。,二、简谐运动,振子以O点为中心在水平杆方向做往复运动。振子由B点开始运动，经过O点运动到C点，由C 点再经过O 点回到B点，且OC等于OB, 此后振子不停地重复这种往复运动。以上装置称为弹簧振子。,弹簧振子,定

5、义：指理想化处理后的弹簧与小球组成的系统。,弹簧振子的理想化条件,（1）弹簧的质量比小球的质量小得多，可以认为质量集中于振子（小球）。,（2）小球需体积很小，可当做质点处理。,（3）忽略一切摩擦及阻力作用。,（4）小球从平衡位置拉开的位移在弹性限度内。,常见简谐运动：,常见简谐运动：,回复力,振子在振动过程中，所受重力与支持力平衡，振子在离开平衡位置 O 点后，只受到弹簧的弹力作用，这个力的方向跟振子离开平衡位置的位移方向相反，总是指向平衡位置，所以称为回复力。,胡克定律,在弹簧发生弹性形变时，弹簧振子的回复力F与振子偏离平衡位置的位移x大小成正比，且方向总是相反，即：,这个关系在物理学中叫做

6、胡克定律,式中k是弹簧的劲度系数。负号表示回复力的方向跟振子离开平衡位置的位移方向相反。,定义:物体在跟位移大小成正比，并且总是指向平衡位置的力作用下的振动，叫做简谐运动。,说明:判断是否作简谐振动的依据是,简谐运动中位移、加速度、速度、动量、动能、势能的变化规律,平衡位置:振动物体能够静止时的位置。,（1）振动中的位移x都是以平衡位置为起点的，因此，方向就是从平衡位置指向末位置的方向，大小就是这两位置间的距离，两个“端点”位移最大，在平衡位置位移为零。,位移随时间变化关系图是正弦或余弦曲线.,思考:怎样才能描绘位移随时间变化图线?,（2）加速度a在两个“端点”最大，在平衡位置为零，方向总指向

7、平衡位置。,简谐运动中位移、加速度、速度、动量、动能、势能的变化规律,（3）速度大小v与加速度a的变化恰好相反，在两个“端点”为零，在平衡位置最大，除两个“端点”外任何一个位置的速度方向都有两种可能。,注意：动量的变化与速度的变化规律是一样的,a=-kx/m,能量随时间变化,能量随空间变化,（6）在简谐运动中，完成P6的表格,（5）能量变化：机械能守恒，动能和势能是互余的。,简谐运动中位移、加速度、速度、动量、动能、势能的变化规律,向右,减小,向左,减小,向左,增大,增大,减小,向左,增大,向右,增大,向左,减小,减小,增大,向左,减小,向右,减小,向右,增大,增大,减小,向右,增大,向左,增

8、大,向右,减小,减小,增大,例1、图所示为一弹簧振子，O为平衡位置，设向右为正方向，振子在B、C之间振动时（ ）AB至O位移为负、速度为正BO至C位移为正、加速度为负CC至O位移为负、加速度为正DO至B位移为负、速度为负,C,简谐运动的特点：,1、简谐振动是最简单、最基本的运动，简谐振动是理想化的振动。2、回复力与位移成正比而方向相反，总是指向平衡位置。3、简谐运动是一种理想化的运动，振动过程中无阻力，所以振动系统机械能守恒。 4、简谐运动是一种非匀变速运动。5、位移随时间变化关系图是正弦或余弦曲线.,简谐运动,弹簧振子-理想化物理模型,2、产生条件,（1）有回复力作用（2）阻力足够小,回复力

9、的特点：F= -kx,各物理量分析,1、定义,机械振动,小结,1、简谐运动属于哪一种运动（ ） A、匀加速运动 B、匀减速运动 C、匀速运动 D、非匀变速运动,D,思考与讨论,思考与讨论,2、作简谐振动的物体，当它每次经过同一位置时，一定相同的物理量是（ ） A、速度 B、位移 C、回复力 D、加速度 E、动量 F、动能,C,B,D,F,3、做简谐运动的物体，当位移为负值时，以下说法正确的是（ ） A、速度一定为正值，加速度一定为正值。 B、速度不一定为正值，但加速度一定为正值。 C、速度一定为负值，加速度一定为正值。 D、速度不一定为负值，加速度一定为负值。,思考与讨论,B,4做简谐振动的弹

10、簧振子受到的回复力与位移的关系可用图中哪个图正确表示出来？（ ）,C,思考与讨论,5、根据振子的运动图象回答：a、图中各点表示平衡位置的有_b、开始振动时，振子的所处的位 置是_(平衡位置，最大位移）c、振子的周期，频率是_.d、振子的振幅是_振子在6秒内 通过的路程_.e、c点的位移_回复力方向_ 大小_加速度方向_大小_.f、d点的位移_回复力_ 加速度_速度_.g、势能最大的点有_. 动能最大的点有_.h、t=2.5s时，振子的位移方向_. 速度方向_加速度方向_.,思考与讨论,三、描述简谐运动特征的物理量,1、全振动：振动物体往返一次（以后完全重复原来的运动）的运动，叫做一次全振动。,

11、2、振幅（A）：振动物体离开平衡位置的最大距离，叫做振幅，用A表示，单位为长度单位单位，在国际单位制中为米（m） ，振幅是描述振动强弱的物理量，振幅大表示振动强，振幅小表示振动弱。振幅的大小反映了振动系统能量的大小。,3、周期：做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间，叫做振动的周期用T表示，单位为时间单位，在国际单位制中为秒（s）。,4、频率：单位时间内完成全振动的次数，叫做振动的频率。用f表示，在国际单位制中，频率的单位是赫兹（Hz），,三、描述简谐运动特征的物理量,振动周期是描述振动快慢的物理量，周期越长表示振动越慢，周期越小表示振动越快。,频率是表示振动快慢的物理量，频率越大表示振动

12、越快，频率越小表示振动越慢。,1、振幅是一个标量，是指物体偏离平衡位置的最大距离。它没有负值，也无方向，所以振幅不同于最大位移。2、在简谐运动中，振幅跟频率或周期无关。在一个稳定的振动中，物体的振幅是不变的。3、振动物体在一个全振动过程中通过的路程等于4个振幅，在半个周期内通过的路程等于两个振幅，但在四分之一周期内通过的路程不一定等于一个振幅，与振动的起始时刻有关。,几点注意事项,4、振幅与振动的能量有关，振幅越大，能量越大。5、周期与频率的关系：T=1/f6、物体的振动周期与频率，由振动系统本身的性质决定，与振幅无关，所以其振动周期称为固有周期。振动频率称为固有频率。,几点注意事项,例2、一

13、个弹簧振子的振动周期是0.25s，当振子从平衡位置开始向右运动，经过1.7s时，振子的运动情况是（ ）A.正在向右做减速运动； B.正在向右做加速运动；C.正在向左做减速运动； D.正在向左做加速运动；,思考与讨论,B,例3.右图为甲、乙两个物体的振动图象，则： ( )A.甲、乙两振动的振幅分别是2m，1m；B.甲、乙的振动频率之比为1:2；C.前四秒内甲，乙两物体的加速度均为负值；D.第二秒末甲的速度最大，乙的加速度最大。,思考与讨论,AD,6、一弹簧振子作简谐振动,周期为T,( )A.若t时刻和(t+t)时刻振子运动位移的大小相等、方向相同,则t一定等于T的整数倍;B.若t时刻和(t+t)

14、时刻振子运动速度的大小相等、方向相反,则t一定等于T/2的整数倍; C.若t =T，则在t时刻和(t+t)时刻振子运动动能一定相等；D.若t=T/2，则在t时刻和(t+t)时刻弹簧的长度一定相等.,思考与讨论,7、一弹关振子作简谐运动，则下列说法正确的有（ ）A.若位移为负值，则速度一定为正值B.振子通过平衡位置时，速度为零，加速度最大C.振子每次通过平衡位置时，加速度相同，速度也相同D.振子每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但加速度一定相同.,思考与讨论,8.一质点作简谐振动，其位移X与时间T的关系曲线图，由图可知： ( )A.由0时刻开始计时，质点的轨迹是一条正弦曲线 B.质点振动的频

15、率为2HzC.在 t=3秒末，质点的加速度负向最大 D.在t=4秒末，质点的速度负向最大,思考与讨论,9.将一个水平方向的弹簧振子从它的平衡位置向右拉开10cm，无初速释放，已知振子频率为5Hz，振子在0.1s到0.15s内向 （左、右）做 （加、减）速运动；在0.4s内一共通过的路程为 ，位移为 ; 振子0.65s末速度向 （左、右）；当振子的位移为2cm时，它的加速度大小为4m/s2。则振子在振动过程中的最大加速度为 ;请在右图中作出振子的振动图象（以向右为正，至少一个全振动）。,思考与讨论,10如图所示的弹簧振子，振球在光滑杆上做简谐振动，往返于BOC 之间，O是平衡位置，D是OC的中点

16、则 A.小球由O向C运动的过程中，加速度越来越大，速度越来越大B.小球由C到O运动的过程中，加速度越来越小，速度越来越大C.小球由O到B运动的过程中，要克服弹力做功D.小球由D点运动到C再返回D，所用的时间是1/4周期,思考与讨论,11如图所示，轻质弹簧下端挂重为20N的物体A，弹簧伸长了3cm，再挂重为20N的物体B时又伸长2cm，若将连接A和B的连线剪断，使A在竖直面内振动时，下面结论正确的是（ ）A振幅是2cm B振幅是3cm C最大回复力是30N D最大回复力是20N,思考与讨论,12一平台沿竖直方向作简谐振动，一物体置于平台上随平台一起振动，物体对平台的压力最大的时刻是（ ）A平台向下运动经过振动的平衡位置时 B平台向上运动经过振动的平衡位置时C平台运动到最高点时 D平台运动到最低点时,思考与讨论,