最新初中物理功率教案1名师优秀教案Word格式.docx
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成军棋所受的竖直向上的拉力做了
Wmgh,mgh的功，我们计为。
（副0
Wmgh,板书:
）当我把五颗军棋0
从地面捡到台面上时，就可以说我克
服军棋的重力做了的功。
请大家5W0
注意，为了简便，当我在接下来的内
容中说到某某做了多少功时，都是指
他克服军棋的重力做了多少功。
演示一固定一个
如果两位同学也都克服军棋的重力做量，探索
另一个量的功，但他们所用的时间可能会5W0对结果的
不同，这时谁做功会更快呢,为了揭影响。
晓这个答案，让我们一起来做演示一
（副板书:
演示一）。
（把两盒军棋分
别放在讲台两旁的地面上）现在我们
找甲和乙两位同学同时用筷子把五颗甲乙丙三位同学来到军棋一颗一颗地捡到盘子里（副板书:
讲台前准备。
），再找一位同学丙用手机记下他5W0听到口令后，甲乙丙们各自所用的时间，结果会是怎样，三位同学紧张而认真让我们拭目以待吧。
（把筷子递给甲和地进行着演示。
乙）Areyouready?
Let’sgo!
（一段时丙报出甲乙各自所用间后）丙同学，甲乙所用的时间分别的时间。
为多少,（副板书:
，）甲乙克tt乙甲
甲做功快。
服军棋重力做同样的功，但甲比5W0
乙所用的时间短，那这说明谁做功快
呢,请郭泽东同学起来回答。
回答正
确，请坐下（副板书:
）
演示二固定一个
如果时间相同，但做的功不同，这时量，探索
谁做功会更快呢,为了揭晓答案，让另一个量
我们来做演示二（副板书:
演示二）。
对结果的
该演示要求甲和乙同时在10秒内（副影响。
板书:
10s,10s）把军棋一颗颗的捡到盘子里，丙同学计时并在10秒时喊听到口令后，甲乙丙停。
Areyouready?
（一会儿）三位同学紧张而认真现在请甲和乙数出各自捡上来的军棋地进行着演示。
W数，结果发现甲比乙多（副板书:
，甲
W），即在相同的时间内甲比乙克服乙军棋重力做的功多，这说明谁做功快呢,集体回答。
演示三创设情当然，甲和乙也能在不同的时间内把境，导入数量不等的军棋捡到台面上，这时谁课题。
做功会更快呢，让我们来看演示三（副甲乙丙依照要求进行
演示三）。
先请甲在5秒内一颗演示。
一颗地把军棋捡到盘子里，看他能做多少功，丙请注意配合。
（一段时间后）
，5s）乙在15秒内也W甲甲乙丙回到座位上。
这样捡军棋，请丙做最后一次配合。
（一段时间后）（副板书:
，15s）W乙感谢三位同学的精彩演示，请你们回全体思考。
到座位上。
同学们，让我们一起来看这个实验结果，甲和乙做的功不同，
所用时间也不同，该怎样比较他们做
功的快慢呢,（暂停一下）为了解决
这个问题，我们在物理学中引入了一
个描述做功快慢的物理量，也就是我
们今天要学习的内容——功率（主板
书:
第四节功率）
三、进行新课怎样解决演示三中的问题，先让我们类比联回忆一下前面讲速度时是怎样比较运系，对比动快慢的:
两个运动员在不同的时间分析，诱内跑不同的路程，怎样比较他们运动导出一个的快慢，一种方法是用时间除以路程，选择性难即比较他们单位路程内所用的时间，题。
时间越短的，则运动得越快;
另一种
方法是用路程除以时间，即比较他们
单位时间内完成的路程，路程越远的，则运动得越快。
我们把这个思想用到这里来。
先用第一种方法，用时间除以功。
为了计算的方便，我们比较完
W成单位功所用的时间（副板书:
0WWxx，），因此，甲所用的时间为s，0011
xyy秒（副板书:
s），乙所用的时间为s。
111
yxy秒（副板书:
s），比较和的大111
小，谁做功快呢,（副板书:
甲做功
快）再来用第二种方法，用功除以时
间，即比较单位时间内所做的功（副，W1甲板书:
1s,1s）。
因此，甲所做的功为
，乙所做的功为。
比较和。
WWWW1乙11乙1甲甲
的大小，谁做功快呢,（副板书:
W乙1
甲做功快）两种方法得出同样的结果，议论纷纷。
那该用哪种方法呢,
类比联1.定义
我们知道在讲速度时是通过采用第二系，导出
种方法来比较运动快慢的，同样，由定义。
于人们的思维习惯，在这里我们也采环环相
用第二种方法，即单位时间内做功的扣，详细
多少，说明这个力——军棋所受的竖剖析。
直向上的拉力——做功的快慢，而单位时间内完成功的多少就叫功率。
顺便告诉大家，功率的英文名字叫Power（板书:
1（定义:
单位时间内完成功的多少叫功率）。
2（物理意义
我们把这个定义运用到演示三中，参
照讲速度时“速度大，运动快;
速度
功率大，做功快;
功小，运动快”的12字结论，也可以很提示并诱
率小，做功慢。
轻松的得出功率的12字结论，请钟羽导学生说
出结论。
同学起来总结一下。
因此，我们可以
判定功率是一个描述做功快慢的物理
量。
这便是功率的物理含义（板书:
2（物理意义功率是一个描述做功快慢的物理量）。
3（公式
W表示功，表示时间，如果用t鼓励学生WP等于除以。
t说出自己PowerP的首位字母表示功率，那么
总结出来WP用和怎样表示呢，请大家结合t
的公式。
功率的定义思考一下。
（约10s后）请
曾丽虎同学起来回答一下。
不错，正
WP是这样，功率等于功除以时间，t
这便是功率的公式（板书:
WP=/）。
下面让我们把这个公式t
运用到演示三中去计算甲的功率，功
PW为，时间为10s，功率就应等于甲
除以10s。
W甲
4（单位认真听讲简明在计算过程中，我们发现有单位的换扼要，水
算，那功率的单位是什么呢,功的单到渠成。
位是焦，时间的单位是秒，根据公式，
我们可推导出功率的单位是焦/秒。
在
物理学中，把焦/秒叫做瓦特，简称瓦。
1W=1J/s。
1W很小，但许多机器的功
率都很大，功率的单位还可用千瓦和
兆瓦表示。
31KW=10W61MW=10W（板书）
四、总结新课结合实5（例题讲解
前面我们一起学习了功率的定义、物例，剖析
理意义、公式和单位，为了加深大家运用。
对功率的理解，我们来看一个例题。
请大家翻到13页的例题，给你们半浏览例题。
分钟的时间浏览。
（在黑板上作图）好了，现在让我们来一起分析一下这个题。
此题有两个问，先让我们来解决第一个问题。
我们已知电动机做了1.2
6×
10J的功，所用时间为2min，问电动机的功率为多少。
若记电
动机做的功为，所用时间为，Wt11
6功率为P，则W,1.2×
10J，11
t,60s×
2=120s，根据功率的公1
6式可得:
PWt=/=1.2×
10111
4J/120s=1×
10W。
第二个问题是问爬山的人做功的功率是多少。
我们假设游人匀速爬山，爬山过程中做的功就是克服人所受重力做的功,记为
Wmgh,，所用时间记为2
t=60s×
20=1200s。
所以人的功2
P率记为，根据功率的功式得2
/=/=（60kg×
PW,ttmgh22229.8N/kg×
200m）/1200s=98W。
此题到这里是否已做完呢，郭泽东
强调同学,对，我们最后还要加上一
答题格式条，答:
电动机的功率是1×
10没有，最后还要作4完整性。
W，人爬山的功率约为98W。
答。
6（小结这节课我们一起学习了功率的定义、物理含义、公式及单位，为了加深同学们的印象，我们把容易与功率混淆的功的对应内容复习一下。
先看定义，如果有力作用在物体上，并且物体在力的方向上通过了一段距离，我们就说这个力做了功。
再来看功的物理意义，陈润平同学，功的物理意义是什功等于力跟物体在力
么呢,回答的非常正确，请坐下。
然的方向上通过的距离
的乘积。
WFs,W后来看功的公式，其中表
F示功，表示作用在物体上的力，表s
示物体在力的方向上通过的距离。
最
后看单位，功的单位是焦耳，简称焦，
11JNm,,。
希望同学们下去对比对比讲复习一下功和功率这两节的内容。
解，辨清
概念。
五、布置作业请同学们翻到13页的“做一做”，浏览一遍，并下去做一个小实验，名字浏览“做一做”。
明确实验
叫“爬楼梯”。
在做实验前，同学们自要求。
发组成5个人一组，每组准备好器材，并选出三位爬楼高手，另外两位则负责测量三层楼的高度和计时。
实验要求各组测定选出的三位同学以最快速度上三层楼时的功率，看看谁做的功
率最大。
请各组自行设计实验方案，
实验中请注意安全～在下周的这个时
候，各组把实验报告交给我。
（板书）
课后习题是14页的3题和4题（板
书）。
下课～勾题。
五板书设计。
主板书:
四、功率1（定义:
5（例题单位时间内完成功的多少叫功率。
61.2×
10J，已知:
电动机W,12（物理意义
功率是一个描述做功快慢的物理量。
60s×
2=120st,13（数学公式:
人，Wmgh,W=/Pt2
4（单位:
=60s×
20=1200st21W=1J/s，361KW=10W，1MW=10W。
求:
?
电动机做功的功率=,P1
人做功的功率=,P2
解:
电动机作业
12页的1题交6=/=1.2×
10J/120sPWt111“爬楼梯”实验报告;
4?
13页的3题和4题。
=1×
10W
人/=/PW,ttmgh2222
=（60kg×
9.8×
N/kg×
200m）/1200s
=98W
4答:
10W，
人爬山的功率约为98W
副板书:
演示一方法一:
5WtWx甲:
甲:
s001甲
5WtWy乙:
乙:
s0乙01甲做功快。
甲做功快
演示二方法二:
WW甲:
10s1s甲:
1甲甲
WW乙:
10s乙:
1s乙乙1
甲做功快甲做功快
演示三甲:
5sW甲
乙:
15sW乙
甲做功快
永磁交流伺服电机位置反馈传感器检测相位与电机磁极相位的对齐方式2008-11-07来源:
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主流的伺服电机位置反馈元件包括增量式编码器，绝对式编码器，正余弦编码器，旋转变压器等。
为支持永磁交流伺服驱动的矢量控制，这些位置反馈元件就必须能够为伺服驱动器提供永磁交流伺服电机的永磁体磁极相位，或曰电机电角度信息，为此当位置反馈元件与电机完成定位安装时，就有必要调整好位置反馈元件的角度检测相位与电机电角度相位之间的相互关系，这种调整可以称作电角度相位初始化，也可以称作编码器零位调整或对齐。
下面列出了采用增量式编码器，绝对式编码器，正余弦编码器，旋转变压器等位置反馈元件的永磁交流伺服电机的传感器检测相位与电机电角度相位的对齐方式。
增量式编码器的相位对齐方式
在此讨论中，增量式编码器的输出信号为方波信号，又可以分为带换相信号的增量式编码器和普通的增量式编码器，普通的增量式编码器具备两相正交方波脉冲输出信号A和B，以及零位信号Z;
带换相信号的增量式编码器除具备ABZ输出信号外，还具备互差120度的电子换相信号UVW，UVW各自的每转周期数与电机转子的磁极对数一致。
带换相信号的增量式编码器的UVW电子换相信号的相位与转子磁极相位，或曰电角度相位之间的对齐方法如下:
1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置;
2.用示波器观察编码器的U相信号和Z信号;
3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置;
4.一边调整，一边观察编码器U相信号跳变沿，和Z信号，直到Z信号稳定在高电平上（在此默认Z信号的常态为低电平），锁定编码器与电机的相对位置关系;
5.来回扭转电机轴，撒手后，若电机轴每次自由回复到平衡位置时，Z信号都能稳定在高电平上，则对齐有效。
撤掉直流电源后，验证如下:
1.用示波器观察编码器的U相信号和电机的UV线反电势波形;
2.转动电机轴，编码器的U相信号上升沿与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重合，编码器的Z信号也出现在这个过零点上。
上述验证方法，也可以用作对齐方法。
需要注意的是，此时增量式编码器的U相信号的相位零点即与电机UV线反电势的相位零点对齐，由于电机的U相反电势，与UV线反电势之间相差30度，因而这样对齐后，增量式编码器的U相信号的相位零点与电机U相反电势的-30度相位点对齐，而电机电角度相位与U相反电势波形的相位一致，所以此时增量式编码器的U相信号的相位零点与电机电角度相位的-30度点对齐。
有些伺服企业习惯于将编码器的U相信号零点与电机电角度的零点直接对齐，为达到此目的，可以:
1.用3个阻值相等的电阻接成星型，然后将星型连接的3个电阻分别接入电机的UVW三相绕组引线;
2.以示波器观察电机U相输入与星型电阻的中点，就可以近似得到电机的U相反电势波形;
3.依据操作的方便程度，调整编码器转轴与电机轴的相对位置，或者编码器外壳与电机外壳的相对位置;
4.一边调整，一边观察编码器的U相信号上升沿和电机U相反电势波形由低到高的过零点，最终使上升沿和过零点重合，锁定编码器与电机的相对位置关系，完成对齐。
由于普通增量式编码器不具备UVW相位信息，而Z信号也只能反映一圈内的一个点位，不具备直接的相位对齐潜力，因而不作为本讨论的话题。
绝对式编码器的相位对齐方式
绝对式编码器的相位对齐对于单圈和多圈而言，差别不大，其实都是在一圈内对齐编码器的检测相位与电机电角度的相位。
早期的绝对式编码器会以单独的引脚给出单圈相位的最高位的电平，利用此电平的0和1的翻转，也可以实现编码器和电机的相位对齐，方法如下:
2.用示波器观察绝对编码器的最高计数位电平信号;
4.一边调整，一边观察最高计数位信号的跳变沿，直到跳变沿准确出现在电机轴的定向平衡位置处，锁定编码器与电机的相对位置关系;
5.来回扭转电机轴，撒手后，若电机轴每次自由回复到平衡位置时，跳变沿都能准确复现，则对齐有效。
这类绝对式编码器目前已经被采用EnDAT，BiSS，Hyperface等串行协议，以及日系专用串行协议的新型绝对式编码器广泛取代，因而最高位信号就不符存在了，此时对齐编码器和电机相位的方法也有所变化，其中一种非常实用的方法是利用编码器内部的EEPROM，存储编码器随机安装在电机轴上后实测的相位，具体方法如下:
1.将编码器随机安装在电机上，即固结编码器转轴与电机轴，以及编码器外壳与电机外壳;
2.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置;
3.用伺服驱动器读取绝对编码器的单圈位置值，并存入编码器内部记录电机电角度初始相位的EEPROM中;
4.对齐过程结束。
由于此时电机轴已定向于电角度相位的-30度方向，因此存入的编码器内部EEPROM中的位置检测值就对应电机电角度的-30度相位。
此后，驱动器将任意时刻的单圈位置检测数据与这个存储值做差，并根据电机极对数进行必要的换算，再加上-30度，就可以得到该时刻的电机电角度相位。
这种对齐方式需要编码器和伺服驱动器的支持和配合方能实现，日系伺服的编码器相位之所以不便于最终用户直接调整的根本原因就在于不肯向用户提供这种对齐方式的功能界面和操作方法。
这种对齐方法的一大好处是，只需向电机绕组提供确定相序和方向的转子定向电流，无需调整编码器和电机轴之间的角度
关系，因而编码器可以以任意初始角度直接安装在电机上，且无需精细，甚至简单的调整过程，操作简单，工艺性好。
如果绝对式编码器既没有可供使用的EEPROM，又没有可供检测的最高计数位引脚，则对齐方法会相对复杂。
如果驱动器支持单圈绝对位置信息的读出和显示，则可以考虑:
2.利用伺服驱动器读取并显示绝对编码器的单圈位置值;
4.经过上述调整，使显示的单圈绝对位置值充分接近根据电机的极对数折算出来的电机-30度电角度所应对应的单圈绝对位置点，锁定编码器与电机的相对位置关系;
5.来回扭转电机轴，撒手后，若电机轴每次自由回复到平衡位置时，上述折算位置点都能准确复现，则对齐有效。
如果用户连绝对值信息都无法获得，那么就只能借助原厂的专用工装，一边检测绝对位置检测值，一边检测电机电角度相位，利用工装，调整编码器和电机的相对角位置关系，将编码器相位与电机电角度相位相互对齐，然后再锁定。
这样一来，用户就更加无从自行解决编码器的相位对齐问题了。
个人推荐采用在EEPROM中存储初始安装位置的方法，简单，实用，适应性好，便于向用户开放，以便用户自行安装编码器，并完成电机电角度的相位整定。
正余弦编码器的相位对齐方式
普通的正余弦编码器具备一对正交的sin，cos1Vp-p信号，相当于方波信号的增量式编码器的AB正交信号，每圈会重复许许多多个信号周期，比如2048等;
以及一个窄幅的对称三角波Index信号，相当于增量式编码器的Z信号，一圈一般出现一个;
这种正余弦编码器实质上也是一种增量式编码器。
另一种正余弦编码器除了具备上述正交的sin、cos信号外，还具备一对一圈只出现一个信号周期的相互正交的1Vp-p的正弦型C、D信号，如果以C信号为sin，则D信号为cos，通过sin、cos信号的高倍率细分技术，不仅可以使正余弦编码器获得比
原始信号周期更为细密的名义检测分辨率，比如2048线的正余弦编码器经2048细分后，就可以达到每转400多万线的名义检测分辨率，当前很多欧美伺服厂家都提供这类高分辨率的伺服系统，而国内厂家尚不多见;
此外带C、D信号的正余弦编码器的C、D信号经过细分后，还可以提供较高的每转绝对位置信息，比如每转2048个绝对位置，因此带C、D信号的正余弦编码器可以视作一种模拟式的单圈绝对编码器。
采用这种编码器的伺服电机的初始电角度相位对齐方式如下:
2.用示波器观察正余弦编码器的C信号波形;
4.一边调整，一边观察C信号波形，直到由低到高的过零点准确出现在电机轴的定向平衡位置处，锁定编码器与电机的相对位置关系;
5.来回扭转电机轴，撒手后，若电机轴每次自由回复到平衡位置时，过零点都能准确复现，则对齐有效。
1.用示波器观察编码器的C相信号和电机的UV线反电势波形;
2.转动电机轴，编码器的C相信号由低到高的过零点与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重合。
这种验证方法，也可以用作对齐方法。
此时C信号的过零点与电机电角度相位的-30度点对齐。
如果想直接和电机电角度的0度点对齐，可以考虑:
4.一边调整，一边观察编码器的C相信号由低到高的过零点和电机U相反电势波形由低到高的过零点，最终使2个过零点重合，锁定编码器与电机的相对位置关系，完成对齐。
由于普通正余弦编码器不具备一圈之内的相位信息，而Index信号也只能反映一圈内的一个点位，不具备直接的相位对齐潜力，因而在此也不作为讨论的话题。
如果可接入正余弦编码器的伺服驱动器能够为用户提供从C、D中获取的单圈绝对位置信息，则可以考虑:
2.利用伺服驱动器读取并显示从C、D信号中获取的单圈绝对位置信息;
3.调整旋变轴与电机轴的相对位置;
4.经过上述调整，使显示的绝对位置值充分接近根据电机的极对数折算出来的电机-30度电角度所应对应的绝对位置点，锁定编码器与电机的相对位置关系;
5.来回扭转电机轴，撒手后，若电机轴每次自由回复到平衡位置时，上述折算绝对位置点都能准确复现，则对齐有效。
此后可以在撤掉直流电源后，得到与前面基本相同的对齐验证效果:
1.用示波器观察正余弦编码器的C相信号和电机的UV线反电势波形;
2.转动电机轴，验证编码器的C相信号由低到高的过零点与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重合。
如果利用驱动器内部的EEPROM等非易失性存储器，也可以存储正余弦编码器随机安装在电机轴上后实测的相位，具体方法如下:
1.将正余弦随机安装在电机上，即固结编码器转轴与电机轴，以及编码器外壳与电机外壳;
3.用伺服驱动器读取由C、D信号解析出来的单圈绝对位置值，并存入驱动器内部记录电机电角度初始安装相位的EEPROM等非易失性存储器中;
由于此时电机轴已定向于电角度相位的-30度方向，因此存入的驱动器内部EEPROM等非易失性存储器中的位置检测值就对应电机电角度的-30度相位。
此后，驱动器将任意时刻由编码器解析出来的与电角度相关的单圈绝对位置值与这个存储值做差，并根据电机极对数进行必要的换算，再加
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