高中物理人教版第七章機(jī)械能守恒定律功率（區(qū)一等獎）

功率★新課標(biāo)要求（一）知識與技能1、理解功率的定義及額定功率與實(shí)際功率的定義。2、P=w/t，P=Fv的運(yùn)用（二）過程與方法1、P=w/t通常指平均功率，為瞬時功率2、P=Fv，分析汽車的啟動，注意知識的遷移（三）情感、態(tài)度與價值觀感知功率在生活中的實(shí)際應(yīng)用，提高學(xué)習(xí)物理科學(xué)的價值觀。教學(xué)重點(diǎn)理解功率的概念，并靈活應(yīng)用功率的計(jì)算公式計(jì)算平均功率和瞬時功率。教學(xué)難點(diǎn)正確區(qū)分平均功率和瞬時功率所表示的物理意義，并能夠利用相關(guān)公式計(jì)算平均功率和瞬時功率。教學(xué)方法教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生自主閱讀、思考，討論、交流學(xué)習(xí)成果。教學(xué)工具投影儀、投影片、錄相資料、CAI課件。教學(xué)過程(一)新課導(dǎo)入師：在學(xué)習(xí)了功之后，我們來回憶一下這樣的問題：力對物體所做的功的求解公式是什么?生：功的定義式是W＝F·L·cosa．師：那么只用這一個式子就可以完全描述物體做功這個問題嗎?現(xiàn)在我們來看這樣一個例子．(多媒體分別演示兩幅畫面，并進(jìn)行對比)畫面一：一臺起重機(jī)在1min內(nèi)把lt重的貨物勻速提到預(yù)定的高度．畫面二：另一臺起重機(jī)在30s內(nèi)把1t貨物勻速提到相同的高度．師：這兩臺起重機(jī)做的功是不是一樣呢?生：兩臺起重機(jī)對物體做功的大小相同．師：那么這兩臺起重機(jī)做功有沒有區(qū)別呢?區(qū)別是什么?生：這兩臺起重機(jī)做功還是有區(qū)別的．區(qū)別就在于他們做功的快慢不一樣．師：為了進(jìn)一步研究力對物體做功的快慢，我們進(jìn)入這一節(jié)課的主題：功率．（二）進(jìn)行新課1、功率教師活動：還是剛才這兩臺起重機(jī)，它們對物體做功的快慢不同怎樣比較它們做功的快慢呢?學(xué)生活動：稍作思考回答，它們完成這些功所用的時間不同，第一臺起重機(jī)做功所用時間長，我們說它做功慢；第二臺起重機(jī)做同樣的功，所用的時間短，我們說它做功快．教師活動：這樣研究的前提條件是什么?學(xué)生活動：它們做的功相同，在做功大小相同的條件下比較所用的時間，時間越短，做功越快．教師活動：一臺起重機(jī)能在1min內(nèi)把1t的貨物提到預(yù)定的高度，另一臺起重機(jī)用30s把的貨物提到預(yù)定的高度。兩臺起重機(jī)誰做功更快？你是用什么方法比較它們做功快慢的？學(xué)生活動：認(rèn)真思考，分組討論，選出代表回答。教師活動：傾聽學(xué)生回答，點(diǎn)評。投影問題：力F1對甲物體做功為W1，所用時間為t1；力F2對乙物體做功為W2，所用時間為t2，在下列條件下，哪個力做功快？A．W1=W2，t1＞t2 B．W1=W2，t1＜t2C．W1＞W(wǎng)2，t1=t2 D．W1＜W2，t1=t2點(diǎn)評：上述條件下，哪個力做功快的問題學(xué)生都能作出判斷，其實(shí)都是根據(jù)W/t這一比值進(jìn)行分析判斷的。讓學(xué)生把這個意思說出來，然后總結(jié)。培養(yǎng)學(xué)生分析問題的方法。總結(jié)：做功快慢的比較有兩種方式：一是比較完成相同的功所用的時間；另一是比較在相同的時間內(nèi)完成的功。教師活動：在物理學(xué)中，一個力所做的功W跟完成這些功所用時間t的比值w/t，叫做功率．用p表示，則P＝w/t．那么功率的物理意義是什么?學(xué)生活動：功率是描述力對物體做功快慢的物理量．教師活動：上式是功率的定義式，也是功率的量度式，P與w、t間無比例關(guān)系，做功的快慢由做功的物體本身決定．根據(jù)這一公式求出的是平均功率，同時這個公式變形后給我們提供了一種求功的方法：W＝pt．根據(jù)公式，功率的單位是什么?學(xué)生活動1：由功率的定義式可知，功率的單位由功和時間的單位決定，其單位應(yīng)該是J／s．學(xué)生活動2：我記得初中所學(xué)的功的單位是瓦特，符號是W．教師活動：這兩種表示方法是等效的，以后我們就用瓦特作為功率的單位，符號是w．除了瓦特這個單位之外，功率還有一些常用單位，例如千瓦(kW)，它和W之間的換算關(guān)系是1kW＝1000W．另外還有一個應(yīng)該淘汰的常用單位馬力，1馬力＝735W．教師活動：功率的這種定義方法叫做什么定義方法?學(xué)生活動：比值定義法．教師活動：我們以前學(xué)過的哪一個物理量也是用這種方法來進(jìn)行定義的?學(xué)生活動l：這樣定義的物理量非常多，例如密度的定義是質(zhì)量和體積的比值，壓強(qiáng)的定義是壓力和面積的比值，電阻的定義是電壓和電流的比值等等．學(xué)生活動2：高中物理中的速度的定義是位移和時間的比值，加速度是速度變化量和時間的比值．教師活動：某一個物理量與時間的比值叫做這個物理量的變化率，速度是位移的變化率，加速度是速度的變化率，功率應(yīng)該叫做功的變化率．教師活動：公式p＝w/t是平均功率還是瞬時功率?學(xué)生活動學(xué)生閱讀教材后，小組討論，回答1：p＝w/t指平均功率．2：用這個公式也可以表示瞬時功率，當(dāng)△t→0。時，即表示瞬時功率．2、對額定功率和實(shí)際功率的學(xué)習(xí)教師活動：指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材7頁“額定功率和實(shí)際功率”一段，提出問題，你對“額定功率和實(shí)際功率”是怎樣理解的？點(diǎn)評：通過學(xué)生閱讀，培養(yǎng)學(xué)生的閱讀理解能力。學(xué)生閱讀后回答。教師幫助總結(jié)、補(bǔ)充。（1）額定功率：指機(jī)器正常工作時的最大輸出功率，也就是機(jī)器銘牌上的標(biāo)稱值。（2）實(shí)際功率：指機(jī)器工作中實(shí)際輸出的功率。機(jī)器不一定都在額定功率下工作。實(shí)際功率總是小于或等于額定功率。實(shí)際功率如果大于額定功率容易將機(jī)器損壞機(jī)車起動過程中，發(fā)動機(jī)的功率指牽引力的功率而不是合外力或阻力的功率。3、功率與速度教師活動：提出問題：力、位移、時間都與功率相聯(lián)系，請同學(xué)們用學(xué)過的知識推導(dǎo)出功率與速度的關(guān)系式；推不出來的同學(xué)可以先閱讀教材“功率與速度”部分，然后自己再推導(dǎo)。學(xué)生活動：思考老師提出的問題，推導(dǎo)功率與速度的關(guān)系式。點(diǎn)評：培養(yǎng)學(xué)生推理能力。教師活動：巡回指導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)問題及時幫助學(xué)生解決問題。投影學(xué)生的推導(dǎo)過程，點(diǎn)評、總結(jié)。分析公式的意義。1、P=Fv，即力F的功率等于力F和物體運(yùn)動速度v的乘積。當(dāng)F與v不在一條直線上時，則用它們在一條直線上的分量相乘。2、公式P=Fv中若v表示在時間t內(nèi)的平均速度，P表示力F在這段時間t內(nèi)的平均功率；3、如果時間t取得足夠小，公式P=Fv中的v表示某一時刻的瞬時速度時，P表示該時刻的瞬時功率。問題：汽車等交通工具在啟動和行駛過程中，其牽引力和行駛速度是怎樣變化的？請同學(xué)們閱讀教材相關(guān)內(nèi)容，用自己的話加以解釋。學(xué)生活動：閱讀教材，討論、推理、作答。根據(jù)公式P=Fv：①當(dāng)功率P一定時，F(xiàn)與v成反比，即做功的力越大，其速度就越小。當(dāng)交通工具的功率一定時，要增大牽引力，就要減小速度。所以汽車上坡時，司機(jī)用換檔的辦法減小速度來得到較大的牽引力。②當(dāng)速度v一定時，P與F成正比，即做功的力越大，它的功率就越大。汽車從平路到上坡時，若要保持速率不變，必須加大油門，增大發(fā)動機(jī)功率來得到較大的牽引力。③當(dāng)力F一定時，功率P與速度v成正比，即速度越大，功率越大。起重機(jī)吊起同一物體時以不同的速度勻速上升，輸出的功率不等，速度越大，起重機(jī)輸出的功率越大。教師活動：投影教材上的例題，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立審題，分析后寫出解題過程。學(xué)生活動：獨(dú)立審題，分析題意，求解。教師活動：投影學(xué)生的求解過程，總結(jié)點(diǎn)評。（三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評教師活動：讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請一個同學(xué)到黑板上總結(jié)，其他同學(xué)在筆記本上總結(jié)，然后請同學(xué)評價黑板上的小結(jié)內(nèi)容。學(xué)生活動：認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，并把自己這節(jié)課的體會寫下來、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)，看誰的更好，好在什么地方。點(diǎn)評：總結(jié)課堂內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生概括總結(jié)能力。教師要放開，讓學(xué)生自己總結(jié)所學(xué)內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構(gòu)建他們自己的知識框架。（四）實(shí)例探究關(guān)于功率的計(jì)算［例1］質(zhì)量m=3kg的物體，在水平力F=6Ｎ的作用下，在光滑水平面上從靜止開始運(yùn)動，運(yùn)動時間t=3s，求：（1）力F在t=3s內(nèi)對物體所做的功。（2）力F在t=3s內(nèi)對物體所做功的平均功率。（3）在3s末力F對物體做功的瞬時功率。解析：物體在水平力F的作用下，在光滑水平面上做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，根據(jù)牛頓第二定律，可求出加速度a=F/m=2m/s2，則：物體在3s末的速度v=at=6ｍ/s 物體在3s內(nèi)的位移s=at2/2=9m（1）力F做的功W=Fs=6×9J=54J（2）力F在3s內(nèi)的平均功率P=EQ\F(W,t)=18W（3）3s末力F的瞬時功率P=Fv=6×6W=36W關(guān)于機(jī)車的啟動問題［例2］汽車發(fā)動機(jī)的額定功率為60kW，汽車質(zhì)量為5t，汽車在水平路面上行駛時，阻力是車重的倍，g取10ｍ/s2，問：①汽車保持額定功率從靜止起動后能達(dá)到的最大速度是多少?②若汽車保持ｍ/s2的加速度做勻加速運(yùn)動，這一過程能維持多長時間?解析：①當(dāng)牽引力F大小等于阻力f時，汽車的加速度a=０，速度達(dá)到最大值vm，據(jù)公式Ｐ=Fv，可得出汽車最大速度vmP額=Fv=fvmVm=p/F=P額/f=12m/s②汽車做勻加速運(yùn)動所能維持的時間應(yīng)該從開始到汽車達(dá)