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

1、山東省郯城第三中學(xué)高一物理必修二7.3 功率教學(xué)設(shè)計(jì)課題7.3 功 率課程目標(biāo)知識(shí)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(huì)利用功率的兩個(gè)公式來解釋現(xiàn)象和進(jìn)行計(jì)算。3理解平均功率和瞬時(shí)功率，了解平均功率、瞬時(shí)功率、額過程與方法1通過實(shí)例體驗(yàn)功率概念的形成過程及功率的實(shí)際意義，通過功率的定義過程，體會(huì)應(yīng)用比值方法建立物理概念的方法。2學(xué)會(huì)求解各種不同的功率。3運(yùn)用功率的不同表達(dá)式分析和解決動(dòng)力機(jī)械的運(yùn)動(dòng)問題。情感態(tài)度與價(jià)值觀1使學(xué)生養(yǎng)成具體問題具體分析和嚴(yán)密思維的習(xí)慣。2提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、解決實(shí)際問題的能力。3培養(yǎng)學(xué)生敢于發(fā)表自己觀點(diǎn)、善于

2、合作的良好習(xí)慣。教學(xué)重點(diǎn)1理解功率的概念。2知道功率的種類及其計(jì)算。教學(xué)難點(diǎn)1功率的表達(dá)式p=fv的物理意義和運(yùn)用。2瞬時(shí)功率和平均功率的計(jì)算。教學(xué)過程二次備課新課導(dǎo)入 教師：人們?cè)谏a(chǎn)、生活和工作中使用了大量的機(jī)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(qǐng)舉例說明。預(yù)測(cè)學(xué)生所舉事例可能有：1、人上高樓（如8層樓）時(shí)，乘電梯比走路要快得多； 2、拖拉機(jī)耕地比牛耕地要快得多； 3、挖土機(jī)與人，要完成相同的挖土任務(wù)，人花的時(shí)間要長(zhǎng)得多；4、從水井里提水，使用抽水機(jī)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(jī)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(yùn)到三樓，方式一：搬運(yùn)工分批搬運(yùn)，需時(shí)間3h方式二：用一臺(tái)起重機(jī)提升，需時(shí)1min 方式三：用另一臺(tái)起重機(jī)提升，需時(shí)30 s上述三種情況下，把貨物由地面運(yùn)到三樓時(shí)，請(qǐng)思考以下問題：1、用不同的方式，對(duì)貨物所做的功是否相同？2、所用時(shí)間不同，三種方式中做功的快慢是否相同？結(jié)論：對(duì)重物所做的功相同，但所用時(shí)間不同，說明做功快慢不同。說明：通過引導(dǎo)學(xué)生分析有關(guān)事例，形成初步共識(shí)：人們選用機(jī)械來做功時(shí)，不僅要考慮做功多少，還要考慮機(jī)械做功的快慢。如挖掘機(jī)做功比人快；大卡車比拖拉機(jī)做功快；拖拉機(jī)耕地比牛耕地要快；起重吊車比搬運(yùn)工人做功快；抽水機(jī)比轆轤提

4、水快，等等。研究做功的快慢有著重要的實(shí)際意義。通過實(shí)際問題讓學(xué)生感性地認(rèn)識(shí)做功的快慢。教師：不同的機(jī)器或物體做功有快有慢，如何來衡量做功的快慢呢？請(qǐng)同學(xué)們思考并提出解決方案。預(yù)測(cè)學(xué)生可能有以下認(rèn)識(shí)：1、選擇相同時(shí)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(shí)間長(zhǎng)短，時(shí)間長(zhǎng)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(shí)間的比值來定義“功率”；4、說明：對(duì)學(xué)生提出的各種方案可能有問題或不完整，教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生在交流中補(bǔ)充完善自己的認(rèn)識(shí)。教學(xué)中注意引導(dǎo)學(xué)生類比如“速度”、“加速度”概念的定義方法，體會(huì)比值法定義功率概念。新課推進(jìn)5. 功率是標(biāo)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(shí)驗(yàn)：把一段粉筆放在書的封面上，打開書的封面形成一個(gè)斜面，并使粉筆開始下滑。請(qǐng)同學(xué)仔細(xì)分析一下，在下滑的過程中粉筆共受到幾個(gè)力的作用？哪些力做正功？哪些力做負(fù)功？哪些力不做功？如果斜面的傾角增大，情況會(huì)有什么變化？?jī)A角增大時(shí)，功率是否也增大？提示：（1）比較不同傾角時(shí)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(shí)須指明哪個(gè)力的功率。（2）實(shí)驗(yàn)的分析討論，要注意所分析的是某個(gè)力的平均功率。注意引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行受力分析、做功分析，可利用功率的定義式，在理論上進(jìn)行推演，使思維更加嚴(yán)密。7. 一些常見機(jī)械做功功率（1）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)5104 w1510

6、4 w （2）摩托車約2103 w（3）噴氣客機(jī)約2108 w （4）人心臟跳動(dòng)的功率1.5w左右（5）火箭的發(fā)動(dòng)機(jī)約11013 w （6）萬噸巨輪106w以上（7）藍(lán)鯨游動(dòng)的功率可達(dá)350kw （8）人的平均功率約1102 w（9）優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員短時(shí)間內(nèi)的功率可達(dá)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(shí)和空車時(shí)，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(cè)學(xué)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(shí)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(fèi)力，因此載重車的輸出功率較空車時(shí)要大些；（4）說明：上述分析討論的目的是啟發(fā)學(xué)生思考功率與力和速度有何關(guān)系。學(xué)生分析可能會(huì)出現(xiàn)片面和不完整回答，教師要參加到學(xué)生的討論分析中，幫助、啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生形成正確的認(rèn)識(shí)。得出正確的答案(1)。接著，教師引導(dǎo)學(xué)生思考，如何計(jì)算牽引力的功率。教師：某汽車在平直公路上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，已知其牽引力大小為f，運(yùn)行速度為v，試求此時(shí)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(yùn)動(dòng)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(shí)間內(nèi)的平均速度，代入公式p=f v求出的功率是f在時(shí)間內(nèi)的平均功率；如果取得足夠小，則v表示瞬時(shí)速度，此時(shí)由fv求得的功率就是f在該時(shí)刻的瞬時(shí)功率。即當(dāng)v為平均速度時(shí)，求得的功率就是平均功率，v為瞬時(shí)速度時(shí)，求得的功率就是瞬時(shí)功率。總結(jié)：說明：如果物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由于瞬時(shí)速度與平均速度相等，故此時(shí)平均功率等于瞬時(shí)功率。教師：汽車以額定功率在平直公路行駛時(shí)，若前方遇到了一段較陡的上坡路段，汽車司機(jī)要做好什么調(diào)整，才能確保汽車駛到坡頂？為什么？ 預(yù)測(cè)學(xué)生的回答可能有：（1）加大油門，汽車可順利行駛到達(dá)坡頂。（2）汽車要換檔，才能順利行駛到達(dá)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(huì)增加發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率（超過額定功率），發(fā)動(dòng)機(jī)將因超負(fù)荷而過熱損壞。（2） 這是一種正確的操作方式，當(dāng)司機(jī)將發(fā)動(dòng)機(jī)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(xué)生進(jìn)一步討論，如：（1）汽車上坡的時(shí)候，司機(jī)常用換擋的方法來減小速度，為什么？（2）汽車上坡時(shí)，要保持速度不變，應(yīng)如何做？（3）起重機(jī)在豎直方向勻速吊起某一重物時(shí)，為什么發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)功率還是平均功率?學(xué)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(shí)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(jī)做功那樣快呢？人如果做功過快，會(huì)產(chǎn)生什么后果呢？汽車超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生什么后果呢？（人做功過快，會(huì)引起疲勞、甚至受傷、生病等，汽車超負(fù)荷工作會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)熄火或燒毀。）教師：奧運(yùn)長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)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(yùn)比賽是一種挑戰(zhàn)運(yùn)動(dòng)局限的比賽，人與機(jī)器一樣，不能長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)動(dòng)，短

11、跑運(yùn)動(dòng)員在100m賽跑中，時(shí)間不過是十幾秒，能以最大的速度跑完全程，此時(shí)運(yùn)動(dòng)員的輸出功率是正常時(shí)的數(shù)十倍。在5000m的長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)中，運(yùn)動(dòng)員不可能長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)動(dòng)，因此長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員不可能一直保持百米賽跑那樣的速度。）說明：讓學(xué)生通過思考自己身邊所熟悉的問題，認(rèn)識(shí)額定功率和實(shí)際功率的概念以及概念的意義。教師：你對(duì)“額定功率和實(shí)際功率以及平均功率和瞬時(shí)功率”是怎樣理解的？ 額定功率：指動(dòng)力機(jī)械在長(zhǎng)時(shí)間正常工作時(shí)最大輸出功率。也是機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)銘牌上的標(biāo)稱值。額定功率是動(dòng)力機(jī)械重要的性能指標(biāo)，一個(gè)動(dòng)力機(jī)械的額定功率是一定的，機(jī)器不一定都在額定功率下工作。實(shí)際功率：機(jī)械在運(yùn)行過程中實(shí)際輸出的功率是實(shí)際功率。實(shí)

12、際功率可以小于額定功率，可以等于其額定功率（稱滿負(fù)荷運(yùn)行），但不能大于額定功率，否則容易將機(jī)械損壞。機(jī)車啟動(dòng)過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)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(dāng)物體勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，才等于瞬時(shí)功率。瞬時(shí)功率：物體在某一時(shí)刻的功率叫做瞬時(shí)功率。通常用p=fv表示，必須注意f、v與p的同時(shí)性。很多機(jī)械的銘牌上都標(biāo)有這臺(tái)機(jī)器的額定功率，請(qǐng)同學(xué)將家里的電器設(shè)備上的額定功率都記錄下來，計(jì)算家里的每部機(jī)器每天要做多少功？要消耗多少電能？哪一部機(jī)器最耗電？并與同學(xué)進(jìn)行交流。教師：（課件展示）（1）當(dāng)牽引力f一定時(shí)，功

13、率p和速度v之間有什么關(guān)系？ （2）當(dāng)速度v一定時(shí)，牽引力f和功率p之間關(guān)系如何？（3）當(dāng)輸出功率p一定時(shí)，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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)速度。課件展示下列關(guān)系：f一定時(shí)，pv （板書）據(jù)p=fv可得 v一定時(shí)，pf （板書）p一定時(shí)，f （板書）3.推廣式：p=fvcos （為力f與瞬時(shí)速度v方向間的夾角）說明：（1）當(dāng)f為合外力時(shí)，p為合外力做功的功率；當(dāng)f為某一外力時(shí)，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(dòng)機(jī)的實(shí)際功率，f為發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力，v為汽車的瞬時(shí)速度。

14、二、例題講解1、功率的計(jì)算例1、從空中以40m/s的初速度沿著水平方向拋出一個(gè)重為10n的物體，不計(jì)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(shí)重力的功率(設(shè)3s時(shí)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(shí)的功率是指瞬時(shí)功率，應(yīng)用求解，結(jié)合平拋知識(shí)得mggt=10103=300w。例2、 一個(gè)質(zhì)量為m的物體，從高度為h，長(zhǎng)度為l的光滑斜面頂端由靜止開始下滑，求物體到達(dá)斜面底端時(shí)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(shí)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(diǎn)評(píng)：本題主要考查對(duì)瞬時(shí)功率的計(jì)算，要求同學(xué)們對(duì)三角關(guān)系理解通徹，并且靈活運(yùn)用公式.2-3-1（引發(fā)學(xué)生思考，讓學(xué)生從身邊生活尋找做功快慢的事例，并思考機(jī)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(xué)生體會(huì)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(shí)意義，并引導(dǎo)學(xué)生注意觀察身邊物理現(xiàn)象，體會(huì)到物理知識(shí)就在我們身邊，感悟物理規(guī)律研究的價(jià)值，激起學(xué)生的求知欲。）（分析一些生產(chǎn)事例、工作場(chǎng)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(dòng)地展示這些畫面和情景，使學(xué)生對(duì)做功快慢的情形有更為形象和具體的認(rèn)識(shí)，從而為建立正確的“功率”概念打下良好基礎(chǔ)。）（引導(dǎo)學(xué)生思考：如何比較物體做功快慢