山東省郯城第三中學高中物理 《73 功率》教學設(shè)計 新人教版必修2

1、山東省郯城第三中學高一物理必修二7.3 功率教學設(shè)計課題7.3 功 率課程目標知識與技能1知道功率的物理意義、定義式、單位2理解功率的導(dǎo)出式p=fv的物理意義，并掌握其用法，會利用功率的兩個公式來解釋現(xiàn)象和進行計算。3理解平均功率和瞬時功率，了解平均功率、瞬時功率、額過程與方法1通過實例體驗功率概念的形成過程及功率的實際意義，通過功率的定義過程，體會應(yīng)用比值方法建立物理概念的方法。2學會求解各種不同的功率。3運用功率的不同表達式分析和解決動力機械的運動問題。情感態(tài)度與價值觀1使學生養(yǎng)成具體問題具體分析和嚴密思維的習慣。2提高學生理論聯(lián)系實際、解決實際問題的能力。3培養(yǎng)學生敢于發(fā)表自己觀點、善于

2、合作的良好習慣。教學重點1理解功率的概念。2知道功率的種類及其計算。教學難點1功率的表達式p=fv的物理意義和運用。2瞬時功率和平均功率的計算。教學過程二次備課新課導(dǎo)入 教師：人們在生產(chǎn)、生活和工作中使用了大量的機械來做功，這與人力直接做功或畜力做功，在完成功的快慢方面有何不同？請舉例說明。預(yù)測學生所舉事例可能有：1、人上高樓（如8層樓）時，乘電梯比走路要快得多； 2、拖拉機耕地比牛耕地要快得多； 3、挖土機與人，要完成相同的挖土任務(wù)，人花的時間要長得多；4、從水井里提水，使用抽水機比人工要快得多；5、功是能量轉(zhuǎn)化的量度，人們十分關(guān)注做功的多少。然而不同的機械或人，其做功的快慢是不同的。教師：

3、在建筑工地上分別采用以下三種方式，把1t的貨物從地面運到三樓，方式一：搬運工分批搬運，需時間3h方式二：用一臺起重機提升，需時1min 方式三：用另一臺起重機提升，需時30 s上述三種情況下，把貨物由地面運到三樓時，請思考以下問題：1、用不同的方式，對貨物所做的功是否相同？2、所用時間不同，三種方式中做功的快慢是否相同？結(jié)論：對重物所做的功相同，但所用時間不同，說明做功快慢不同。說明：通過引導(dǎo)學生分析有關(guān)事例，形成初步共識：人們選用機械來做功時，不僅要考慮做功多少，還要考慮機械做功的快慢。如挖掘機做功比人快；大卡車比拖拉機做功快；拖拉機耕地比牛耕地要快；起重吊車比搬運工人做功快；抽水機比轆轤提

4、水快，等等。研究做功的快慢有著重要的實際意義。通過實際問題讓學生感性地認識做功的快慢。教師：不同的機器或物體做功有快有慢，如何來衡量做功的快慢呢？請同學們思考并提出解決方案。預(yù)測學生可能有以下認識：1、選擇相同時間，比較做功多少，做功多的，做功就快；2、選擇做相同的功，比較做功的時間長短，時間長的，做功就慢；3、類比“速度”的定義方法，用做功和完成這些功所花的時間的比值來定義“功率”；4、說明：對學生提出的各種方案可能有問題或不完整，教師應(yīng)鼓勵學生在交流中補充完善自己的認識。教學中注意引導(dǎo)學生類比如“速度”、“加速度”概念的定義方法，體會比值法定義功率概念。新課推進5. 功率是標量，功率表示做

5、功過程中能量轉(zhuǎn)化的快慢。（板書）6. 討論與交流：小實驗：把一段粉筆放在書的封面上，打開書的封面形成一個斜面，并使粉筆開始下滑。請同學仔細分析一下，在下滑的過程中粉筆共受到幾個力的作用？哪些力做正功？哪些力做負功？哪些力不做功？如果斜面的傾角增大，情況會有什么變化？傾角增大時，功率是否也增大？提示：（1）比較不同傾角時的功率，應(yīng)注意粉筆開始下滑處的高度應(yīng)相同。討論功率時須指明哪個力的功率。（2）實驗的分析討論，要注意所分析的是某個力的平均功率。注意引導(dǎo)學生進行受力分析、做功分析，可利用功率的定義式，在理論上進行推演，使思維更加嚴密。7. 一些常見機械做功功率（1）汽車發(fā)動機5104 w1510

6、4 w （2）摩托車約2103 w（3）噴氣客機約2108 w （4）人心臟跳動的功率1.5w左右（5）火箭的發(fā)動機約11013 w （6）萬噸巨輪106w以上（7）藍鯨游動的功率可達350kw （8）人的平均功率約1102 w（9）優(yōu)秀運動員短時間內(nèi)的功率可達1000w二、功率p與力f、速度v的關(guān)系 （板書）1. 功率與力、速度的關(guān)系推導(dǎo) （板書）教師：一部汽車載重時和空車時，在公路上以相同的速度行駛，試討論這兩種情況下汽車的輸出功率是否相同？為什么？預(yù)測學生的回答可能有：（1）載重汽車與地摩擦力較大，牽引力也大，由于行駛速度一樣，故相同時間內(nèi)，載重車的牽引力做功較多，所以載重汽車的輸出功率

7、較大；（2）載重汽車行駛得比空車慢，因此功率較??；（3）載重汽車比空車費力，因此載重車的輸出功率較空車時要大些；（4）說明：上述分析討論的目的是啟發(fā)學生思考功率與力和速度有何關(guān)系。學生分析可能會出現(xiàn)片面和不完整回答，教師要參加到學生的討論分析中，幫助、啟發(fā)和引導(dǎo)學生形成正確的認識。得出正確的答案(1)。接著，教師引導(dǎo)學生思考，如何計算牽引力的功率。教師：某汽車在平直公路上做勻速直線運動，已知其牽引力大小為f，運行速度為v，試求此時汽車牽引力f的功率為多少？2.公式：p=fv （f與位移s或v同方向）（板書）即力f的功率等于力f和物體運動速度v的乘積.。注意f是速度v方向上的作用力。分析討論：由

8、v = s / t求出的是物體在時間內(nèi)的平均速度，代入公式p=f v求出的功率是f在時間內(nèi)的平均功率；如果取得足夠小，則v表示瞬時速度，此時由fv求得的功率就是f在該時刻的瞬時功率。即當v為平均速度時，求得的功率就是平均功率，v為瞬時速度時，求得的功率就是瞬時功率?？偨Y(jié)：說明：如果物體做勻速直線運動，由于瞬時速度與平均速度相等，故此時平均功率等于瞬時功率。教師：汽車以額定功率在平直公路行駛時，若前方遇到了一段較陡的上坡路段，汽車司機要做好什么調(diào)整，才能確保汽車駛到坡頂？為什么？ 預(yù)測學生的回答可能有：（1）加大油門，汽車可順利行駛到達坡頂。（2）汽車要換檔，才能順利行駛到達坡頂。（3）師生共同

9、分析：（1） 根據(jù)p=fv知，汽車以額定功率行駛，因遇上坡路段，汽車所需的牽引力增大了，若要保持行駛速度不變，這是不可能的；加大油門，只會增加發(fā)動機的輸出功率（超過額定功率），發(fā)動機將因超負荷而過熱損壞。（2） 這是一種正確的操作方式，當司機將發(fā)動機的速度檔位調(diào)低后，速度減小了，牽引力加大了，只要牽引力足夠，汽車便可順利上坡。教師根據(jù)課堂需要還可以提出一些問題讓學生進一步討論，如：（1）汽車上坡的時候，司機常用換擋的方法來減小速度，為什么？（2）汽車上坡時，要保持速度不變，應(yīng)如何做？（3）起重機在豎直方向勻速吊起某一重物時，為什么發(fā)動機的輸出功率越大，起吊速度就越大？思考：汽車等交通工具，如何

10、才能獲得更大的行駛速度？教師：由p = w / t求出的是瞬時功率還是平均功率?學生小組討論后得出：由公式p = w / t求出的功率，反映了該力在t時間內(nèi)做功的平均快慢，故由公式p = w / t求出的功率是平均功率。教師：人力直接做功能否像汽車做功那樣快呢？汽車做功能否像飛機做功那樣快呢？人如果做功過快，會產(chǎn)生什么后果呢？汽車超負荷運轉(zhuǎn)會產(chǎn)生什么后果呢？（人做功過快，會引起疲勞、甚至受傷、生病等，汽車超負荷工作會造成發(fā)動機熄火或燒毀。）教師：奧運長跑運動員能否用100m短跑的速度來完成5000m的賽跑路程呢？為什么？（奧運比賽是一種挑戰(zhàn)運動局限的比賽，人與機器一樣，不能長時間超負荷運動，短

11、跑運動員在100m賽跑中，時間不過是十幾秒，能以最大的速度跑完全程，此時運動員的輸出功率是正常時的數(shù)十倍。在5000m的長跑運動中，運動員不可能長時間超負荷運動，因此長跑運動員不可能一直保持百米賽跑那樣的速度。）說明：讓學生通過思考自己身邊所熟悉的問題，認識額定功率和實際功率的概念以及概念的意義。教師：你對“額定功率和實際功率以及平均功率和瞬時功率”是怎樣理解的？ 額定功率：指動力機械在長時間正常工作時最大輸出功率。也是機械發(fā)動機銘牌上的標稱值。額定功率是動力機械重要的性能指標，一個動力機械的額定功率是一定的，機器不一定都在額定功率下工作。實際功率：機械在運行過程中實際輸出的功率是實際功率。實

12、際功率可以小于額定功率，可以等于其額定功率（稱滿負荷運行），但不能大于額定功率，否則容易將機械損壞。機車啟動過程中，發(fā)動機的功率指牽引力的功率而不是合外力或阻力的功率。 平均功率：物體在一段時間內(nèi)做功功率的平均值叫平均功率。通常用定義式p=w/t描述，只有當物體勻速運動時，才等于瞬時功率。瞬時功率：物體在某一時刻的功率叫做瞬時功率。通常用p=fv表示，必須注意f、v與p的同時性。很多機械的銘牌上都標有這臺機器的額定功率，請同學將家里的電器設(shè)備上的額定功率都記錄下來，計算家里的每部機器每天要做多少功？要消耗多少電能？哪一部機器最耗電？并與同學進行交流。教師：（課件展示）（1）當牽引力f一定時，功

13、率p和速度v之間有什么關(guān)系？ （2）當速度v一定時，牽引力f和功率p之間關(guān)系如何？（3）當輸出功率p一定時，牽引力f和速度v之間有什么關(guān)系？根據(jù)公式p =f v可知，物體的運動速度v與牽引力f成反比，如果汽車需要較大的牽引力，就必須減小運動速度。課件展示下列關(guān)系：f一定時，pv （板書）據(jù)p=fv可得 v一定時，pf （板書）p一定時，f （板書）3.推廣式：p=fvcos （為力f與瞬時速度v方向間的夾角）說明：（1）當f為合外力時，p為合外力做功的功率；當f為某一外力時，p為該力做功的功率；（2）在汽車等交通工具一類問題中，式中p為發(fā)動機的實際功率，f為發(fā)動機的牽引力，v為汽車的瞬時速度。

14、二、例題講解1、功率的計算例1、從空中以40m/s的初速度沿著水平方向拋出一個重為10n的物體，不計空氣阻力，取g=10m/s2，求(1)在拋出后3s內(nèi)重力的功率。(2)在拋出后3s時重力的功率(設(shè)3s時未落地)。解析 (1)3s內(nèi)的功率是指平均功率，3s內(nèi)重力做功，故。(2) 3s時的功率是指瞬時功率，應(yīng)用求解，結(jié)合平拋知識得mggt=10103=300w。例2、 一個質(zhì)量為m的物體，從高度為h，長度為l的光滑斜面頂端由靜止開始下滑，求物體到達斜面底端時重力做功的功率？解析： 本題所求重力做功的功率，應(yīng)為瞬時功率 p=mgv cos，而速度v是沿著斜面向下的。如圖2-3-1，設(shè)斜面的傾角為

15、，根據(jù) 而（90），所以 點評：本題主要考查對瞬時功率的計算，要求同學們對三角關(guān)系理解通徹，并且靈活運用公式.2-3-1（引發(fā)學生思考，讓學生從身邊生活尋找做功快慢的事例，并思考機械與人或畜力做功快慢的差異。）（列舉生產(chǎn)、生活中發(fā)生的事例，使學生體會功率與生活、生產(chǎn)息息相關(guān)，無處不在，研究功率具有重要的現(xiàn)實意義，并引導(dǎo)學生注意觀察身邊物理現(xiàn)象，體會到物理知識就在我們身邊，感悟物理規(guī)律研究的價值，激起學生的求知欲。）（分析一些生產(chǎn)事例、工作場面，或展示一些做功快慢不同的圖片。有條件的情況下還可通過多媒體手段更生動地展示這些畫面和情景，使學生對做功快慢的情形有更為形象和具體的認識，從而為建立正確的“功率”概念打下良好基礎(chǔ)。）（引導(dǎo)學生思考：如何比較物體做功快慢