【同步備課】2020年高中物理教學設計(新人教必修二)7.3《功率》2

3功率整體設計“理解功率，關懷生產和生活中常見機械功率的大小及其意義”是《一般高中物理課程標準》共同必修模塊“必修2”中對于功率一節(jié)的內容標準要求.旨在要求同學理解功率的概念，會進行功率的計算；會分析汽車發(fā)動機功率肯定時，牽引力和速度的關系；嘗試自己設計試驗，測量機械在工作中的功率.由于功率在生活、生產中應用很廣，教學中可充分利用這一優(yōu)勢，指導多舉實例，使抽象的物理概念變得簡潔接受.進展同學應用學問解決實際問題的力量，樹立正確的價值觀.“功率”概念的建立，接受了物理學中經常使用的比值定義法，所以本節(jié)課的教學應立足于培育同學的思維力量，通過學習物理爭辯方法，使同學學會思考問題.在機車啟動過程的分析著重培育同學的規(guī)律思維，引導同學生疏物理與社會生活的親密聯(lián)系，綜合運用動力學學問和功率概念分析問題和解決問題的力量.通過同學設計測量機械功率的試驗，達到學以致用的目的，培育同學運用科學學問解決實際問題的力量.功率的概念、功率的物理意義是本節(jié)的重點內容，假猶如學能懂得做功快慢表示的是能量轉化的快慢，自然能感悟出功率實際上是描述能量轉化快慢的物理量.瞬時功率的概念同學較難理解，這是難點.同學往往認為，在某瞬時物體沒有位移就沒有做功問題，更談不上功率了.假猶如學沒有生疏到功率是描述能量轉化快慢的物理量，這個難點就不易突破，因此，在前面講清楚功率的物理意義很有必要，它是理解瞬時功率概念和物理意義的基礎.關于發(fā)動機的額定功率與汽車的最大速率之間的關系，最好接受課后專題講座的形式進行，以便通過分析汽車由開動到勻速行駛的物理過程，使同學養(yǎng)成分析物理過程的習慣，避開簡潔地套用公式.教學重點理解功率的概念.教學難點理解功率與力、速度的關系，瞬時功率和平均功率的計算.課時支配1課時三維目標學問與技能1.理解功率的概念.2.知道功率的定義和定義式P=，能夠用公式P=解答有關的問題.3.知道公式P=Fv的物理意義，能夠用公式P=Fv解答有關的問題.4.區(qū)分理解額定功率、實際功率和最大功率.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，理解功率概念.2.從功率概念的定義，體會用比值方法建立物理概念的方法.3.理解功率與力和速度的關系.會利用功率的兩個公式來解釋現(xiàn)象和進行計算.情感態(tài)度與價值觀1.通過功率概念建立的探究過程，培育同學敢于發(fā)表自己觀點，堅持原則，擅長合作的良好習慣.2.通過對生活中機械的實際功率、額定功率的觀看和測量，培育同學學以致用的思想.教學過程導入新課多媒體導入用多媒體分別演示兩幅畫面，并進行對比.畫面一：一臺起重機在1分鐘內把1噸重的貨物勻速提到預定的高度.畫面二：另一臺起重機在30秒內把1噸貨物體勻速提到相同的高度.老師指導同學觀看剛才畫面上呈現(xiàn)的兩個過程中，起重機都對物體做了功，且做的功是相同的，但是它們完成這些功所用的時間不同，第一臺起重機做功所用時間長，我們說它做功慢；其次臺起重機做同樣的功，所用的時間短，我們說它做功快.通過上述例子，我們知道力對物體做功有快慢之分，今日我們就來學習表示物體做功快慢的物理量——功率.情景導入老師指導同學回憶日常生活中人們勞動時的情景，并分組讓同學舉例，爭辯分析人和機械做功有什么區(qū)分，老師歸納.1.挖土機與人，要完成相同的挖土任務，人花的時間要長得多.2.建筑工地上要把磚塊或水泥等建筑材料搬到樓頂上，起重機和搬運工相比，起重機要比工人快得多.3.從水井里提水，使用抽水機比人工要快得多4.家住在高樓（如9層），乘電梯比走路要快得多.5.拖拉機耕地比牛耕地要快得多，等等.列舉生產、生活中發(fā)生的事例，使同學體會功率與生活、生產息息相關，爭辯功率具有重要的現(xiàn)實意義.引出本節(jié)課的學習內容——功率.圖片導入大屏幕投影有關功率的幾幅圖片，并供應相應的性能參數(shù)，讓同學們認真觀看，體會即將學習的物理量——功率，是衡量機械的重要參數(shù).自行車長時間前進功率約70W；優(yōu)秀運動員短時間功率可達到1kW韶山型電力機車輸出功率為4200kW通過觀看圖片，引導同學體會，在不同的機械裝置中，功率這一參數(shù)的數(shù)值是不同的，它就是用來描述物體做功快慢的.學習了本節(jié)課，我們會對“功率”這一參數(shù)，有更加深刻的理解.推動新課一、功率首先以提問方式復習上一節(jié)所學習的主要內容，重點是功的概念和功的物理意義.然后提出力對物體做功的實際問題中，不但存在著做功多少的問題，還有做功快慢的區(qū)分.做功多少的計算我們上節(jié)課已經爭辯了功的計算公式，引導同學思考：物理學中又是如何來描述做功快慢的呢？物理學中為了描述力對物體做功的快慢，引入了“功率”這一物理量，本節(jié)課我們就來爭辯這個問題.情境設置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.情境設置2：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＞t2B．W1=W2，t1＜t2C．W1＞W2，t1=t2D．W1＜W2，t1=t2同學能夠想到利用工作量與時間的比值來衡量甲、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.在以上基礎上，連續(xù)創(chuàng)設情境，引出“功率”的概念.對于功率的概念，學校已經作了初步的學習，因此同學在理解上較為簡潔.老師直接創(chuàng)設情景主要是讓同學感受“功率”這一概念提出的必要性.總結：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完成的功.在物理學中，一個力所做的功W跟完成這些功所用時間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，同時這個公式變形后給我們供應了一種求功的方法：W=Pt.指導同學說出公式中各個字母所表示的物理量和單位.并概括功率的單位，國際單位：瓦特，常用單位有千瓦.【爭辯與溝通】小試驗：把一枚硬幣放在書的封面上，打開書的封面形成一個斜面，并使硬幣開頭下滑.請同學認真分析一下，在下滑的過程中硬幣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？假如斜面的傾角增大，狀況會有什么變化？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，應留意硬幣開頭下滑處的高度應相同.爭辯功率時須指明哪個力的功率.②試驗的分析爭辯，要留意所分析的是某個力的平均功率.留意引導同學進行受力分析、做功分析，可利用功率的定義式，在理論上進行的推演，使思維更加嚴密.開拓視野：生疏一些常見機械做功功率①汽車發(fā)動機：5×104W—15×104W②摩托車約2×103W③噴氣客機約2×108W④火箭的發(fā)動機約1×1013W⑤人的平均功率約1×102W，優(yōu)秀運動員短時間內的功率可達1000W⑥人心臟跳動的功率1.5W左右⑦萬噸巨輪106W以上⑧藍鯨游動的功率可達350kW等等.例一個物體在F的作用下，在時間t內發(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和物體運動速度v的乘積.由于v=s/t求出的是物體在時間t內的平均速度.則P=Fv求出的是F在時間t內的平均功率.假如t取得足夠小，則v就可以為某一時刻的瞬時速度,據(jù)P=Fv求出的就是F在該時刻的瞬時功率.爭辯：由P=W/t求出的是平均功率還是瞬時功率？綜合同學爭辯得到：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：P=W/t求平均功率P=Fv可求瞬時速度（v是瞬時速度）P=Fv可求平均速度（v是平均速度）課堂訓練1.一臺機器用2分鐘時間做了6×104J的功，這臺機器的功率是多少？2.關于功率，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.做功時間越長，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做功那樣快呢？人假如做功過快，會產生什么后果呢？汽車超負荷運轉會產生什么后果呢？問題2:長跑運動員能否用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，會引起疲憊,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.2.奧運競賽是一種挑戰(zhàn)運動極限的競賽，人與機器一樣，不能長時間超負荷運動，短跑運動員在100米賽跑中，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5000米的長跑運動中，運動員不行能長時間超負荷運動，因此長跑運動員不行能始終保持百米賽跑那樣的速度.總結：1.額定功率：指機械在長時間正常工作時的最大輸出功率,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肯定的.2.實際功率：機械在運行過程中的功率是實際功率，實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，否則會損壞機械.課外作業(yè)：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備上的額定功率都記錄下來，并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？并與同桌進行溝通.三、功率與速度依據(jù)力、位移、時間與功率之間的聯(lián)系，指導同學推導出功率與速度的關系式.自主活動：同學結合課本內容，推導功率與速度的關系式.老師巡回指導，發(fā)覺問題準時掛念同學解決;投影同學的推導過程，點評、總結;分析公式的意義.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？請同學們閱讀教材相關內容，用自己的話加以解釋.同學閱讀教材，爭辯、推理、作答.結論:依據(jù)公式P=Fv.①當功率P肯定時，F(xiàn)與v成反比，即做功的力越大，其速度就越小.當交通工具的功率肯定時，要增大牽引力，就要減小速度.所以汽車上坡時，司機用換擋的方法減小速度來得到較大的牽引力.②當速度v肯定時，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，必需加大油門，增大發(fā)動機功率來得到較大的牽引力.③當力F肯定時，功率P與速度v成正比，即速度越大，功率越大.起重機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，起重機輸出的功率越大.老師投影教材上的例題，引導同學獨立審題，分析后寫出解題過程.投影同學的求解過程，總結點評.例2如圖所示，位于水平面上的物體A的質量m=5kg，在F=10N的水平拉力作用下從靜止開頭向右運動，位移為s=36m時撤去拉力F.求：在下述兩種條件下，力F對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摩擦因數(shù)μ=0.15.解題思路1:可分為三個階段：第一步讓同學計算力F在36m位移中所做的功，強調功只由F和s這兩個要素打算，與其他因素無關，因而兩種狀況下力F做的功相同，均為W=360J;其次步由同學計算這兩次做功所用的時間.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1和2,最終用P1=F1和P2=Fv2求最終結果,這是解決問題的另一思路.課堂訓練質量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動，運動時間t=3s，求：(1)力F在t=3s內對物體所做的功；(2)力F在t=3s內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動，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內的位移s==×2×32m=9m(1)力F做的功W=Fs=54J(2)力F在3s內的平均功率P==18W(3)3s末力F的瞬時功率P=Fv=36W.課堂小結引導同學回顧本節(jié)主要內容.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也可用來求解瞬時功率.4.要會用P=Fv分析汽車的兩種啟動過程.布置作業(yè)1.教材“問題與練習”第1、2題.2.認真觀看身邊的電器銘牌，記錄電器的額定功率，并與同學溝通.板書設計3功率一、功率1.定義：功和完成這些功所用時間的比值.2.表達式：P=,變形式:P=Fv.3.單位：W、kW.二、額定功率與實際功率1.額定功率：正常條件下可以長時間工作的功率.2.實際功率：機車實際輸出的功率.三、功率與速度的關系P=Fv.活動與探究課題：探究某種運動中人做功的功率，讓同學設計一個測量方案，并進行實際測量.目的：培育同學應用物理學問解決實際問題力量，并通過親身的試驗，達到內化學問，提升力量的目的,同時也在試驗過程中培育同學嚴謹?shù)目茖W態(tài)度.過程：老師激勵同學樂觀思考,設計可行方案，動腦動手，體驗科學試驗方法和感受試驗成果的喜悅.放手讓同學自行爭辯、分工，這樣才能培育同學的試驗力量，給同學以合作溝通的機會.方案選定后，要留意引導同學如何求功和功率，需要選擇哪些試驗器材，測量哪些物理量？測量是否存在誤差問題，如何才能較精確?????地測量.依據(jù)同學設計的方案，組織同學進行試驗.最終試驗結果，讓同學通過實物展臺進行溝通匯報，師生共同觀看，最終還可以進行評比活動.試驗方案舉例：（讓同學結合自己的狀況來進行設計試驗）方案1：同學提一桶水上樓時的平均功率.方案2：設計沿某一竹竿和樹干上爬肯定的高度，來測量做功功率.方案3：運動會上，百米競賽的同學的最大功率.方案4：測算自己舉起杠鈴時的最大功率.習題詳解1．解答：在貨物勻速上升時，電動機對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：這臺抽水機的輸出功率為P=W=3×103W它半小時能做功W=Pt=3×103×1800J=5.4×106J.3．解答：此人推導