11.2 功率（導(dǎo)學(xué)案）- 八年級物理下冊同步備課系列（人教版）(教師版)

學(xué)而優(yōu)教有方11.2功率（導(dǎo)學(xué)案）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.知道功率。能說出功率的物理意義，并能寫出功率的定義式P=W/t及其單位。2.能結(jié)合生活中的實例說明功率的含義。3.能應(yīng)用功率的定義式進行簡單的計算，并能利用功率的概念設(shè)計測量生活中功率的大小?！緦W(xué)習(xí)重點】對功率概念的認(rèn)識?！緦W(xué)習(xí)難點】功率的推導(dǎo)式P=Fv的理解和運用。【自主預(yù)習(xí)】閱讀教材，完成以下問題：1.在物理學(xué)中，用功率表示做功的快慢。功與做功時間之比叫做功率，它在數(shù)值上等于單位時間內(nèi)所做的功。2.功率的計算公式為P＝W/t；當(dāng)物體在力F的作用下，以速度v做勻速直線運動時，功率的計算公式為P＝Fv.3.功率的單位：國際單位為瓦特（W），1W=1J/s。常用單位有：千瓦（kW），1kW=103W【合作探究】探究一、比較做功的快慢1.現(xiàn)象探究：不同機械做功快慢的比較【想想議議】（1）如圖所示，人與起重機，哪個做功快？你是怎樣比較出來的？【分析】因為人與起重機做功相同，起重機所用時間少，所以做功快。（2）如圖所示，人與起重機，哪個做功快？你是怎樣比較出來的？【分析】因為做功時間相同，起重機做功多，所以起重機做功快。（3）如圖所示，甲、乙、丙三位同學(xué)在做功時，所做功的多少和所用時間都不相等，所做的功和所用時間如下表所示，你能比較他們做功的快慢嗎?物體做功W/J所用時間t/s功/時間（J/s）甲推貨物8001080乙爬樓梯150010150丙提木箱600030200【分析】圖中三位同學(xué)所做的功和所用時間都不相等，我們可以分別計算三位同學(xué)所做的功和所用時間的比值W/t，該比值越大，做功越快。所以丙同學(xué)做功最快，甲同學(xué)做功最慢。2.總結(jié)：比較做功快慢的方法（1）時間相同，比較物體做功的多少，做功多的做功快。（2）做功相同，比較做功的時間，時間短的做功快。（3）功與時間都不相同，用“功/時間”可以比較做功的快慢。該比值越大，做功越快?！窘Y(jié)論】用功/時間（W/t）可以比較做功的快慢?！鞠胂胱h議】如圖所示，一個大人和一個小孩一起爬相同的樓梯，做功的多少相同嗎？能否比較他們做功的快慢？【分析】圖中兩人爬相同的樓梯，兩人升高的高度相同，但由于兩人的重力不同，根據(jù)W=Fs=Gh可知，兩人做功不相同，大人比小孩做的功多；由于兩人上樓所用的時間不確定，所以他們做功的快慢可能相同，也可能不相同。【例題1】如上圖所示，大人與小孩爬相同的樓梯所用時間相同，下列說法正確的是（C）A．大人與小孩做功相同，兩人功率相同B．大人與小孩做功相同，小孩功率大C．大人比小孩做功多，大人功率大D．大人比小孩做功多，小孩功率大【解析】圖中兩人爬相同的樓梯，兩人升高的高度相同，但由于大人的重力大于小孩的重力，根據(jù)W=Fs=Gh可知，大人比小孩做的功多。根據(jù)P=W/t可知：兩人所用時間t相同，則大人功率大。所以選C.探究二、功率根據(jù)上述事例的分析，歸納出功率的概念。1.功率（1）功率的物理意義：表示物體做功的快慢．（2）功率的定義：功與完成這些功所用時間之比叫做功率．（3）公式：功率=功/時間P=W/t（4）單位①國際單位：焦/秒，叫做瓦特，符號W，1W=1J/s；是為了紀(jì)念英國的物理學(xué)家瓦特而用他的名字命名的。②常用單位：千瓦（kW）1kW=103W2.機器的功率（1）機器銘牌中的功率銘牌是指廠家生產(chǎn)的機器投放市場后，向用戶提供廠家商標(biāo)識別、品牌區(qū)分、產(chǎn)品參數(shù)等信息的固定標(biāo)識。銘牌主要用來記載生產(chǎn)廠家及額定工作情況下的一些技術(shù)數(shù)據(jù)，以供正確使用而不致?lián)p壞設(shè)備。銘牌上面標(biāo)有一些數(shù)據(jù)，功率是其中的一項，機器的功率是機器的主要技術(shù)性能之一。選購機器時，要根據(jù)實際需要選擇功率合適的機器。（2）一些物體（機器）的功率①騎車運動員長時間功率約70W，短時間可達(dá)1kW；②馬長時間拉車的功率約為450W；③家用電風(fēng)扇的功率約50～100W；④特斯拉車的最大功率約300kW。3.功率計算的推導(dǎo)公式（1）推導(dǎo)如果力F作用在物體上，物體沿力的方向以速度v做勻速直線運動，則力F的功率：P=W/t=Fs/t=FvF表示物體受的力，v表示物體的運動速度。即拉力做功的功率等于力與物體速度的乘積。適用條件：物體做勻速直線運動，F(xiàn)與v在同一條直線上。（2）應(yīng)用【想想議議】為什么汽車上坡時，司機經(jīng)常用換擋的方法減小速度？為什么同樣一輛機動車，在滿載時的行駛速度一般比空載時小得多？【分析】機車發(fā)動機的最大功率是一定的。由P=Fv可知，牽引力的大小和運動速度成反比。汽車上坡時，需要增大牽引力，所以要減小速度。同樣的道理，大貨車在滿載時，需要的牽引力更大，所以速度就比較小。（選填“增大”或“減小”）4.功率的測量（1）測量人爬樓梯的功率【想想議議】要測量同學(xué)爬樓梯的功率，根據(jù)什么原理進行？應(yīng)測量哪些物理量？應(yīng)選擇哪些測量工具？【分析】由P=W/t可知，要測量功率，必須測量爬樓梯所做的功W和所用的時間t。要測自已上樓的功，根據(jù)功的公式W=Gh，需要知道體重G和樓的高度h，需要測出自己的質(zhì)量m、樓層的高度h?！緶y量原理】P=W/t【實驗器材】體重計（或磅秤）、刻度尺、停表?！緶y量步驟】①用體重計（或磅秤）測出自己的質(zhì)量m。②用皮尺測出所登樓層的高度h。③用秒表測出自己上樓所用的時間t。④用公式P=W/t=mgh/t求出人上樓的功率P。測量人爬樓梯的功率測量引體向上的功率（2）測量引體向上的功率【測量原理】P=W/t【實驗器材】體重計（或磅秤）、刻度尺、停表?！緶y量步驟】①用體重計（或磅秤）測出自己的質(zhì)量m。②用刻度尺測出完成一次規(guī)范引體向上動作時上升的高度h；③用停表測量出連續(xù)完成n次規(guī)范引體向上動作時需要的時間t；④用公式P=W/t=Gh/t=nmgh/th。求出人上樓的功率P。【例題2】大石頭的質(zhì)量為6t，起重機在15s內(nèi)將大石頭沿豎直方向勻速提升1m（如圖所示），起重機提升大石頭的功率是多少?g取10N/kg。分析：因為是勻速提升大石頭，大石頭處于平衡狀態(tài)。所以起重機對石頭的拉力和石頭的重力是平衡力，大小相等。求出拉力做的功，再求拉力的功率即可?！窘馕觥恳驗閯蛩偬嵘鹬貦C提升大石頭的拉力與大石頭的重力相等，即：F=G=6×103kg×10N/kg=6×104N大石頭在拉力的方向上移動的距離：s=1m所以拉力做的功：W=FS=6×104N×1m=6×104J.P=W/t=6×104J/15s=4000W例題2圖例題3圖【例題3】如圖所示是當(dāng)今流行的平衡車。某品牌平衡車的功率為240W，能以10.8km/h的速度在平直的道路上連續(xù)勻速行駛10km，則它在這個過程中受到的阻力為______N，行駛這10km所做的功為________

J。【答案】80，8×105?！窘馕觥竣儆晒絇=

f=F=②行駛這10km所做的功W=Fs=80N×10×103m=8×105J【例題4】小華想利用所學(xué)的物理知識估測自己跳繩時克服重力的平均功率（不計繩重）。（1）用體重計測量自己的質(zhì)量m；（2）估測自己平均每次跳起的高度h（人的重心上升的高度）；（3）用（填測量器材）記錄跳n次所用的時間t；（4）數(shù)據(jù)處理：平均功率P＝；（5）小明和小華兩人想比較跳繩的平均功率（假設(shè)兩人跳起的平均高度相同），則。A．頻率相同，體重大的功率大B．頻率相同，跳的時間長的功率大C．體重相同，頻率高的功率小D．體重相同，跳的時間長的功率大【答案】（3）秒表；（4）nmght；（5）【詳解】（3）要測量功率大小，則必須測量做功W和做功所用時間，故用秒表記錄跳n次所用的時間t。（4）估測自己跳繩時克服重力的平均功率，需要測出在一段時間里做的功，要知道跳繩時克服重力做的功，就要測出自己的體重m和跳起的高度h，算出跳一次做的功，再數(shù)出在一段時間里跳的次數(shù)，算出總功，根據(jù)題意可知，小華受到的重力為G=mg每次克服重力所做的功為W=Gh=mgh則跳n次所做的總功為W總=nW=nmgh根據(jù)功率的定義可知，這段時間內(nèi)的平均功率為P=（5）A．兩人想比較跳繩的平均功率（假設(shè)兩人跳起的平均高度相同），頻率相同，體重大的，在相同時間里做的功多，功率大，故A符合題意；B．頻率相同，跳的時間長短與功率大小無關(guān)，故B不符合題意；C．體重相同，頻率高，在相同時間里做的功多，所以功率大，故C不符合題意；D．體重相同，只要跳頻率相同，功率與跳的時間長短無關(guān)，故D不符合題意。故選A。【精講點撥】1.功率的定義式P=W/t具有普遍意義，適用于任何情況。①使用公式時，一定要注意三個量的對應(yīng)關(guān)系，功W一定是對應(yīng)的時間t內(nèi)完成的，這樣算出來的功率才是時間t內(nèi)的功率。②由P=W/t計算出的功率是平均功率，即在時間t內(nèi)的平均功率。2.功率的推導(dǎo)式P=Fv，使用此式計算功率時，是指物體在恒力作用下做勻速直線運動的情況。力F與速度v在同一條直線上。利用P=Fv分析問題時，注意機器發(fā)動機的最大功率是一定的，力F與速度v是成反比的。3.功率的測量測量物體多次重復(fù)運動的功率時，注意：實驗器材可以根據(jù)測量功率的實驗原理進行選取，如跳繩功率的測量原理為P=Wt=【歸納整理】第2節(jié)功率【課堂練習(xí)】1．采用功與時間比值的方法，得到“單位時間”內(nèi)做的功，這樣就方便比較做功的快慢了，這個比值叫做。這種方法，實質(zhì)上還是用（選填“時間相同比較功”或“功相同比較時間”）來比較做功快慢的。【答案】功率，時間相同比較功?！驹斀狻俊皢挝粫r間”內(nèi)做的功，叫做功率，表示做功的快慢。功率取了相同的單位時間，即1s，所以是時間相同比較功。2．如圖所示，小明用200N的水平力推著重為300N的木箱在水平地板上10s前進了4m，松手后，木箱又向前自由滑行了1m后靜止。整個過程中，木箱的重力做功J，小明對木箱做功J，功率是W。【答案】0，800，80?！驹斀狻坑深}知，箱子在水平地面上運動，在重力的方向上沒有移動距離，所以重力做功為0J。根據(jù)W=FS得，對木箱做功為W木箱又向前自由滑行了1m，因為木箱具有慣性而滑動，沒有力的作用，故不做功。小明的功率為P=3．小杰背著書包回家，在水平路面上行走100m用時100s，乘坐電梯從1樓到21樓用時30s，以下符合實際的是（）A．電梯對小杰做功約3.6×103JB．小杰乘坐電梯上升時，對書包不做功C．電梯對小杰做功的功率約1200WD．小杰在水平路面行走時，重力做功的功率約600W【答案】C【詳解】A．小杰與書包的總重力大約為600N，1樓到21樓的高度h＝20×3m＝60m電梯對小杰做的功W＝Gh＝600N×60m＝3.6×104J，故A不符合題意；B．小杰乘坐電梯上升時，書包在力的方向上移動了距離，對書包做了功，故B不符題意；C．電梯對小杰做功的功率P=故C符合題意；D．小杰在水平路面行走時，重力沒有做功，功率也為0，故D不符合題意。故選C。4．如圖所示，一個大人和一個小孩均從1樓爬到4樓，所用時間相同，大人的質(zhì)量比小孩大，下列說法正確的是（）A．小孩做的功較多 B．大人做的功較多C．小孩做功功率較大 D．大人和小孩做功功率一樣大【答案】B【詳解】AB．大人與小孩均從1樓爬到4樓，上升的高度h相同，大人的質(zhì)量比小孩大，則大人的重力比小孩的大，由W＝Gh可知大人做的功多，故A錯誤，B正確；CD．已知爬相同的樓梯所用時間相同，且大人做的功多，根據(jù)P=W/t可知大人做功的功率大，故CD錯誤。故選B。5．如圖所示，用大小相同的力F，使質(zhì)量不同的兩物體沿力的方向移動相同的距離s，所用的時間相同，則兩次所用的力對物體所做的功和功率（）A．圖甲做的功較多B．圖乙做的功較多C．甲、乙的功率一樣大D．圖甲的功率一定比圖乙大【答案】C【詳解】AB．因為對兩個物體的作用力都是大小相等的力F，兩個物體在力F的方向上移動的距離都是s，根據(jù)功的計算公式W=Fs可知，兩次所用的力對物體所做的功一樣多，故AB不符合題意；CD．兩次所用的力對物體所做的功一樣多，且所用的時間相同，根據(jù)知，功率的大小相同，故C符合題意，D不符合題意。故選C。6．如圖是當(dāng)今世界上最新研發(fā)的“偵探獵犬”超音速汽車，最大車速能達(dá)到1.6×103km/h，它創(chuàng)造了短期內(nèi)無法超越的世界紀(jì)錄。在某次測試中，該超音速汽車以1.26×103km/h的速度在水平軌道上勻速直線行駛時，汽車受到水平方向的阻力為1.8×105N，求在這次測試中：（1）汽車受到水平方向的牽引力；（2）汽車牽引力的功率。

【答案】（1）1.8×105N；（2）6.3×107W【詳解】（1）由題意可知，超音速汽車在水平軌道上勻速直線行駛時，處于平衡狀態(tài)，受到平衡力作用，因此汽車在水平方向上受到的阻力和牽引力是一對平衡力，大小相等，則汽車受到水平方向的牽引力為F=f（2）汽車的速度為v根據(jù)P=可得，汽車牽引力的功率為P=Fv答：（1）汽車受到水平方向的牽引力為1.8×105N；（2）汽車牽引力的功率為6.3×107W。7．圖中的甲乙兩人想進行爬樓梯比賽，請你設(shè)計一個實驗方案比較他們登樓梯功率的大小。（1）測量所需要的器材有：；（要求寫出三種器材）（2）小麗同學(xué)設(shè)計的測量步驟如下，請你完成填空并選出你認(rèn)為其中多余的步驟是：（）A、測出兩人的體重分別為m1和m2；B、測出樓梯的總長度為L；C、測出一樓到三樓的豎直高度為h；D、測出兩個人上樓梯所用的時間分別為t1和t2；E、據(jù)公式，可算出兩人爬樓梯的功率。（3）請你幫小麗設(shè)計一個實驗記錄表格?！敬?/p>