【同步備課】2020年高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)(新人教必修二)7.3《功率》4

第3節(jié)功率新課教學(xué)一、功率首先以提問方式復(fù)習(xí)上一節(jié)所學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容，重點(diǎn)是功的概念和功的物理意義.然后提出力對(duì)物體做功的實(shí)際問題中，不但存在著做功多少的問題，還有做功快慢的區(qū)分.做功多少的計(jì)算我們上節(jié)課已經(jīng)爭(zhēng)辯了功的計(jì)算公式，引導(dǎo)同學(xué)思考：物理學(xué)中又是如何來描述做功快慢的呢？物理學(xué)中為了描述力對(duì)物體做功的快慢，引入了"功率"這一物理量，本節(jié)課我們就來爭(zhēng)辯這個(gè)問題.情境設(shè)置1：現(xiàn)有甲、乙兩人摘棉花，甲6天摘了500kg，乙8天摘了600kg，你打算怎樣比較誰摘得快,并說出你的方法.情境設(shè)置2：力F1對(duì)甲物體做功為W1，所用時(shí)間為t1；力F2對(duì)乙物體做功為W2，所用時(shí)間為t2，在下列條件下，哪個(gè)力做功快（）A．W1=W2，t1＞t2B．W1=W2，t1＜t2C．W1＞W(wǎng)2，t1=t2D．W1＜W2，t1=t2同學(xué)能夠想到利用工作量與時(shí)間的比值來衡量甲、乙兩人的工作快慢.用比值來反映快慢，比值大的快，比值小的慢.在以上基礎(chǔ)上，連續(xù)創(chuàng)設(shè)情境，引出"功率"的概念.對(duì)于功率的概念，學(xué)校已經(jīng)作了初步的學(xué)習(xí)，因此同學(xué)在理解上較為簡(jiǎn)潔.老師直接創(chuàng)設(shè)情景主要是讓同學(xué)感受"功率"這一概念提出的必要性.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(shí)間；另一是比較在相同的時(shí)間內(nèi)完成的功.在物理學(xué)中，一個(gè)力所做的功W跟完成這些功所用時(shí)間t的比值，叫做功率.用P表示，即P=.物理意義：功率是描述力對(duì)物體做功快慢的物理量.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打算.依據(jù)這一公式求出的是平均功率，同時(shí)這個(gè)公式變形后給我們供應(yīng)了一種求功的方法：W=Pt.指導(dǎo)同學(xué)說出公式中各個(gè)字母所表示的物理量和單位.并概括功率的單位，國(guó)際單位：瓦特，常用單位有千瓦.【爭(zhēng)辯與溝通】小試驗(yàn)：把一枚硬幣放在書的封面上，打開書的封面形成一個(gè)斜面，并使硬幣開頭下滑.請(qǐng)同學(xué)認(rèn)真分析一下，在下滑的過程中硬幣共受到幾個(gè)力的作用？哪些力做正功？哪些力做負(fù)功？哪些力不做功？假如斜面的傾角增大，狀況會(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)留意硬幣開頭下滑處的高度應(yīng)相同.爭(zhēng)辯功率時(shí)須指明哪個(gè)力的功率.②試驗(yàn)的分析爭(zhēng)辯，要留意所分析的是某個(gè)力的平均功率.留意引導(dǎo)同學(xué)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)行的推演，使思維更加嚴(yán)密.開拓視野：生疏一些常見機(jī)械做功功率①汽車發(fā)動(dòng)機(jī)：5×104W-15×104W②摩托車約2×103W③噴氣客機(jī)約2×108W④火箭的發(fā)動(dòng)機(jī)約1×1013W⑤人的平均功率約1×102W，優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員短時(shí)間內(nèi)的功率可達(dá)1000W⑥人心臟跳動(dòng)的功率1.5W左右⑦萬噸巨輪106W以上⑧藍(lán)鯨游動(dòng)的功率可達(dá)350kW等等.例一個(gè)物體在F的作用下，在時(shí)間t內(nèi)發(fā)生的位移為s，已知作用力F的方向和位移方向相同，求：（1）力F所做的功;（2）力F的功率.解答：略.由此得到功率的另一種求解公式P=Fv，即力F的功率等于力F和物體運(yùn)動(dòng)速度v的乘積.由于v=s/t求出的是物體在時(shí)間t內(nèi)的平均速度.則P=Fv求出的是F在時(shí)間t內(nèi)的平均功率.假如t取得足夠小，則v就可以為某一時(shí)刻的瞬時(shí)速度,據(jù)P=Fv求出的就是F在該時(shí)刻的瞬時(shí)功率.爭(zhēng)辯：由P=W/t求出的是平均功率還是瞬時(shí)功率？綜合同學(xué)爭(zhēng)辯得到：由于據(jù)P=W/t求出的功率反映的是做功的平均快慢程度，所以，據(jù)P=W/t求出的是平均功率.總結(jié)：P=W/t求平均功率P=Fv可求瞬時(shí)速度（v是瞬時(shí)速度）P=Fv可求平均速度（v是平均速度）課堂訓(xùn)練1.一臺(tái)機(jī)器用2分鐘時(shí)間做了6×104J的功，這臺(tái)機(jī)器的功率是多少？2.關(guān)于功率，下列說法中正確的是（）A.功率是說明做功多少的物理量B.功率是說明力做功快慢的物理量C.做功時(shí)間越長(zhǎng)，功率肯定小D.力做功越多，功率肯定大答案：1.500W2.B二、額定功率與實(shí)際功率問題1：人用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？人假如做功過快，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？問題2:長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員能否用100米短跑的速度來完成5000米的賽跑路程呢?為什么?提示：1.人做功過快，會(huì)引起疲憊,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.2.奧運(yùn)競(jìng)賽是一種挑戰(zhàn)運(yùn)動(dòng)極限的競(jìng)賽，人與機(jī)器一樣，不能長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)動(dòng)，短跑運(yùn)動(dòng)員在100米賽跑中，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5000米的長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)中，運(yùn)動(dòng)員不行能長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)動(dòng)，因此長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員不行能始終保持百米賽跑那樣的速度.總結(jié)：1.額定功率：指機(jī)械在長(zhǎng)時(shí)間正常工作時(shí)的最大輸出功率,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)械的額定功率是肯定的.2.實(shí)際功率：機(jī)械在運(yùn)行過程中的功率是實(shí)際功率，實(shí)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，否則會(huì)損壞機(jī)械.課外作業(yè)：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，并計(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？并與同桌進(jìn)行溝通.三、功率與速度依據(jù)力、位移、時(shí)間與功率之間的聯(lián)系，指導(dǎo)同學(xué)推導(dǎo)出功率與速度的關(guān)系式.自主活動(dòng)：同學(xué)結(jié)合課本內(nèi)容，推導(dǎo)功率與速度的關(guān)系式.老師巡回指導(dǎo)，發(fā)覺問題準(zhǔn)時(shí)掛念同學(xué)解決;投影同學(xué)的推導(dǎo)過程，點(diǎn)評(píng)、總結(jié);分析公式的意義.問題：汽車等交通工具在啟動(dòng)和行駛過程中，其牽引力和行駛速度是怎樣變化的？請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材相關(guān)內(nèi)容，用自己的話加以解釋.同學(xué)閱讀教材，爭(zhēng)辯、推理、作答.結(jié)論:依據(jù)公式P=Fv.①當(dāng)功率P肯定時(shí)，F(xiàn)與v成反比，即做功的力越大，其速度就越小.當(dāng)交通工具的功率肯定時(shí)，要增大牽引力，就要減小速度.所以汽車上坡時(shí)，司機(jī)用換擋的方法減小速度來得到較大的牽引力.②當(dāng)速度v肯定時(shí)，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(shí)，若要保持速率不變，必需加大油門，增大發(fā)動(dòng)機(jī)功率來得到較大的牽引力.③當(dāng)力F肯定時(shí)，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(shí)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.老師投影教材上的例題，引導(dǎo)同學(xué)獨(dú)立審題，分析后寫出解題過程.投影同學(xué)的求解過程，總結(jié)點(diǎn)評(píng).例2如圖所示，位于水平面上的物體A的質(zhì)量m=5kg，在F=10N的水平拉力作用下從靜止開頭向右運(yùn)動(dòng)，位移為s=36m時(shí)撤去拉力F.求：在下述兩種條件下，力F對(duì)物體做功的平均功率各是多大？(取g=10m/s2)(1)水平面光滑；(2)物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.15.解題思路1:可分為三個(gè)階段：第一步讓同學(xué)計(jì)算力F在36m位移中所做的功，強(qiáng)調(diào)功只由F和s這兩個(gè)要素打算，與其他因素?zé)o關(guān)，因而兩種狀況下力F做的功相同，均為W=360J;其次步由同學(xué)計(jì)算這兩次做功所用的時(shí)間.用牛頓其次定律求出a1=2m/s2,a2=0.5m/s2;用s=分別求出t1=6s，t2=12s.第三步用功率的定義式即平均功率的計(jì)算公式求得P1=60W，P2=30W.解題思路2:用公式vt2=2as分別求出每次的末速度，再用公式=vt/2求出每次的平均速度v1和v2,最終用P1=Fv1和P2=Fv2求最終結(jié)果,這是解決問題的另一思路.課堂訓(xùn)練質(zhì)量m=3kg的物體，在水平力F=6N的作用下，在光滑的水平面上從靜止開頭運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=3s，求：(1)力F在t=3s內(nèi)對(duì)物體所做的功；(2)力F在t=3s內(nèi)對(duì)物體所做功的平均功率；(3)在3s末力F對(duì)物體做功的瞬時(shí)功率.解答：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(dòng)，依據(jù)牛頓其次定律可求出加速度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==×2×32m=9m(1)力F做的功W=Fs=54J(2)力F在3s內(nèi)的平均功率P==18W(3)3s末力F的瞬時(shí)功率P=Fv=36W.課堂小結(jié)引導(dǎo)同學(xué)回顧本節(jié)主要內(nèi)容.1.功率是表示物體做功快慢的物理量.2.功率的單位有W、kW，1kW=1000W.3.功率的求解公式有：P=W/t、P=Fv其中P=W/t和P=Fv可用來求解平均功率，而P=Fv也可用來求解瞬時(shí)功率.4.要會(huì)用P=Fv分析汽車的兩種啟動(dòng)過程.布置作業(yè)1.教材"問題與練習(xí)"第1、2題.2.認(rèn)真觀看身邊的電器銘牌，記錄電器的額定功率，并與同學(xué)溝通.板書設(shè)計(jì)3功率一、功率1.定義：功和完成這些功所用時(shí)間的比值.2.表達(dá)式：P=,變形式:P=Fv.3.單位：W、kW.二、額定功率與實(shí)際功率1.額定功率：正常條件下可以長(zhǎng)時(shí)間工作的功率.2.實(shí)際功率：機(jī)車實(shí)際輸出的功率.三、功率與速度的關(guān)系P=Fv.活動(dòng)與探究課題：探究某種運(yùn)動(dòng)中人做功的功率，讓同學(xué)設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量方案，并進(jìn)行實(shí)際測(cè)量.目的：培育同學(xué)應(yīng)用物理學(xué)問解決實(shí)際問題力量，并通過親身的試驗(yàn)，達(dá)到內(nèi)化學(xué)問，提升力量的目的,同時(shí)也在試驗(yàn)過程中培育同學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度.過程：老師激勵(lì)同學(xué)樂觀思考,設(shè)計(jì)可行方案，動(dòng)腦動(dòng)手，體驗(yàn)科學(xué)試驗(yàn)方法和感受試驗(yàn)成果的喜悅.放手讓同學(xué)自行爭(zhēng)辯、分工，這樣才能培育同學(xué)的試驗(yàn)力量，給同學(xué)以合作溝通的機(jī)會(huì).方案選定后，要留意引導(dǎo)同學(xué)如何求功和功率，需要選擇哪些試驗(yàn)器材，測(cè)量哪些物理量？測(cè)量是否存在誤差問題，如何才能較精確?????地測(cè)量.依據(jù)同學(xué)設(shè)計(jì)的方案，組織同學(xué)進(jìn)行試驗(yàn).最終試驗(yàn)結(jié)果，讓同學(xué)通過實(shí)物展臺(tái)進(jìn)行溝通匯報(bào)，師生共同觀看，最終還可以進(jìn)行評(píng)比活動(dòng).試驗(yàn)方案舉例：（讓同學(xué)結(jié)合自己的狀況來進(jìn)行設(shè)計(jì)試驗(yàn)）方案1：同學(xué)提一桶水上樓時(shí)的平均功率.方案2：設(shè)計(jì)沿某一竹竿和樹干上爬肯定的高度，來測(cè)量做功功率.方案3：運(yùn)動(dòng)會(huì)上，百米競(jìng)賽的同學(xué)的最大功率.方案4：測(cè)算自己舉起杠鈴時(shí)的最大功率.習(xí)題詳解1．解答：在貨物勻速上升時(shí)，電動(dòng)機(jī)對(duì)貨物的作用力大小為F=G=2．7×105N由P=Fv可得v=m/s=3．7×10-2m/s.2．解答：這臺(tái)抽水機(jī)的輸出功率為P=W=3×103W它半小時(shí)能做功W=Pt=3×103×1800J=5.4×106J.3．解答：此人推導(dǎo)的前提不明確.當(dāng)F增大時(shí)，依據(jù)P=Fv推出，P增大的前提應(yīng)是v不變，從v=推出，P增大則v增大的前提是F不變，從F=推出，v增大F減小的前提是P不變.說明：對(duì)這類物理問題的方向，應(yīng)留意聯(lián)系實(shí)際，有時(shí)機(jī)械是以肯定功率運(yùn)行的，這時(shí)P肯定，則F與v成反比.有時(shí)機(jī)械是以恒定牽引力工作的，這時(shí)P與v成正比.4．解答：（1）汽車的加速度減小，速度增大.由于，此時(shí)開頭發(fā)動(dòng)機(jī)在額定功率下運(yùn)動(dòng)，即P=F牽v.v增大則F牽減小，而a=，所以加速度減小.（2）當(dāng)加速度減小到零時(shí)，汽車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)牽=F，所以v=，此為汽車在功率P下行駛的最大速度.設(shè)計(jì)點(diǎn)評(píng)"功率"這一概念在日常生活中與人們的聯(lián)系較為親密，同學(xué)也有接觸，因此在實(shí)際的教學(xué)中，教學(xué)設(shè)計(jì)立足于實(shí)際生活，接受讓同學(xué)"自主舉例、自主提問、自主探討、自主總結(jié)"的探究方式.加強(qiáng)了與生產(chǎn)生活的結(jié)合，體現(xiàn)了物理學(xué)問學(xué)以致用的思想."功率"與生活、生產(chǎn)聯(lián)系親密，在引入功率、額定功率、實(shí)際功率等概念時(shí)，留意通過生產(chǎn)、生活的具