5.3功率.doc

為您服務(wù)教育網(wǎng) 高中物理課堂教學(xué)教案 年 月 日課 題5.3 功 率課 型新授課（2課時(shí)）教 學(xué) 目 標(biāo)知識(shí)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、，的運(yùn)用過(guò)程與方法1、通常指平均功率，為瞬時(shí)功率2、，分析汽車(chē)的啟動(dòng)，注意知識(shí)的遷移情感、態(tài)度與價(jià)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(jià)值觀。教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)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(shí)功率。教學(xué)難點(diǎn)正確區(qū)分平均功率和瞬時(shí)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(shí)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) 手 段教學(xué)手段多媒體課件教 學(xué) 活 動(dòng)新課導(dǎo)入 師：在學(xué)習(xí)了功之后，我們來(lái)回憶一下這樣的問(wèn)題：力對(duì)物體所做的功的求解公式是什么? 生：功的定義式是WFLcosa 師：那么只用這一個(gè)式子就可以完全描述物體做功這個(gè)問(wèn)題嗎?現(xiàn)在我們來(lái)看這樣一個(gè)例子 (多媒體分別演示兩幅畫(huà)面，并進(jìn)行對(duì)比) 畫(huà)面一：一臺(tái)起重機(jī)在1 min內(nèi)把l t重的貨物勻速提到預(yù)定的高度 畫(huà)面二：另一臺(tái)起重機(jī)在30 s內(nèi)把1 t貨物勻速提到相同的高度 師：這兩臺(tái)起重機(jī)做的功是不是一樣呢? 生：兩臺(tái)起重機(jī)對(duì)物體做功的大小相同 師：那么這兩臺(tái)起重機(jī)做功有沒(méi)有區(qū)別呢?區(qū)別是什么? 生：這兩臺(tái)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(duì)物體做功的快慢，我們進(jìn)入這一節(jié)課的主題：功率 新課教學(xué) 一、功率 師：還是剛才這兩臺(tái)起重機(jī)，它們對(duì)物體做功的不同之處在哪里，請(qǐng)大家指出來(lái) 生(同時(shí)回答)：它們做功的快慢不同 師：怎樣比較它們做功的快慢呢? 生：它們完成這些功所用的時(shí)間不同，第一臺(tái)起重機(jī)做功所用時(shí)間長(zhǎng)，我們說(shuō)它做功慢；第二臺(tái)起重機(jī)做同樣的功，所用的時(shí)間短，我們說(shuō)它做功快 師：這樣研究的前提條件是什么? 生：它們做的功相同，在做功大小相同的條件下比較所用的時(shí)間，時(shí)間越短，做功越快 師：還有沒(méi)有其他的比較方法? 生：如果時(shí)間相同，可以比較做功的多少在相同的時(shí)間內(nèi)做功越多做功越快 師：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)完成的功如果時(shí)間不同，力對(duì)物體做的功也不同，那么怎樣比較力做功的快慢?生：我們可以用力對(duì)物體做的功和物體所用時(shí)間的比值來(lái)表示師：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w/t，叫做功率用p表示，則Pw/t那么功率的物理意義是什么?生：功率是描述力對(duì)物體做功快慢的物理量師：上式是功率的定義式，也是功率的量度式，P與w、t間無(wú)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(shí)這個(gè)公式變形后給我們提供了一種求功的方法：Wpt根據(jù)公式，功率的單位是什么?生1：由功率的定義式可知，功率的單位由功和時(shí)間的單位決定，功率的單位應(yīng)該是Js生2：我記得初中所學(xué)的功的單位是瓦特，符號(hào)是W師：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(hào)是w除了瓦特這個(gè)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1 kW1 000W另外還有一個(gè)應(yīng)該淘汰的常用單位馬力，1馬力735 W 師：功率的這種定義方法叫做什么定義方法?生：比值定義法師：我們以前學(xué)過(guò)的哪一個(gè)物理量也是用這種方法來(lái)進(jìn)行定義的?生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生2：高中物理中的速度的定義是位移和時(shí)間的比值，加速度是速度變化量和時(shí)間的比值師：某一個(gè)物理量與時(shí)間的比值叫做這個(gè)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)該叫做功的變化率你還能不能舉出這樣的例子?生：一天內(nèi)溫度在不同時(shí)段變化的快慢是不一樣的，我們就可以用溫度的變化率來(lái)表示溫度變化的快慢師：剛才這位同學(xué)舉的例子很好，希望同學(xué)們仔細(xì)觀察，找出更多的這種表示的例子師：公式pw/t是平均功率還是瞬時(shí)功率?生1：pw/t指平均功率生2：我覺(jué)得用這個(gè)公式也可以表示瞬時(shí)功率，當(dāng)t0。時(shí)，即表示瞬時(shí)功率師(微笑鼓勵(lì))：這位同學(xué)補(bǔ)充得非常好我們?cè)谑裁吹胤揭矊W(xué)過(guò)這種方法?生：在對(duì)速度進(jìn)行定義時(shí)我們也用了這種方法，速度的定義式是vxt，這個(gè)公式即可以表示平均速度，也可以表示瞬時(shí)速度，方法是當(dāng)t0時(shí)，公式表示的速度就是瞬時(shí)速度師：這種方法叫做極限的方法，我們?cè)诮窈髮W(xué)習(xí)中有很多地方要用到這種方法，希望大家認(rèn)真體會(huì)師：下面大家閱讀教材7頁(yè)“額定功率和實(shí)際功率”一段，提出問(wèn)題，你對(duì)“額定功率和實(shí)際功率”是怎樣理解的?學(xué)生閱讀課本相關(guān)內(nèi)容，思考并回答老師的提問(wèn)交流與探究把一枚硬幣放在書(shū)的封面上，打開(kāi)書(shū)的封面形成一個(gè)斜面，并使硬幣開(kāi)始下滑，如圖531所示仔細(xì)分析一下，在下滑的過(guò)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?哪些力沒(méi)有做功?如果使斜面的傾角增大，情況會(huì)有什么變化?傾角增大時(shí)，功率是否也增大?二、額定功率和實(shí)際功率生：實(shí)際功率：指機(jī)器工作中實(shí)際輸出的功率額定功率：指機(jī)器正常工作時(shí)的最大輸出功率，也就是機(jī)器銘牌上的標(biāo)稱值師：額定功率和實(shí)際功率的關(guān)系是什么?生：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)器損壞師：那么在機(jī)車(chē)啟動(dòng)和運(yùn)行過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率是指的牽引力的功率還是合外力的功率?生：應(yīng)該是指的牽引力的功率，因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)是提供牽引力的師：在功的公式中功與力和位移有關(guān)，功率的定義式中功率與功和時(shí)間有關(guān)，那么功率和速度又有什么關(guān)系呢?大家通過(guò)幾個(gè)相關(guān)的公式來(lái)推導(dǎo)一下三、功率和速度(學(xué)生思考老師提出的問(wèn)題，推導(dǎo)功率與速度的關(guān)系式)生：根據(jù)功的計(jì)算式wFLcosa和功率的計(jì)算公式Pw/t，可以得到PFLcosa/t，而Lt=v，所以PFvcosa. 師：a指的是什么?什么時(shí)候a0? 生：a指的是受力方向和速度方向的夾角，當(dāng)力的方向和速度方向在一條直線上時(shí)，a0 師：我們把這個(gè)公式簡(jiǎn)化一下，當(dāng)ao時(shí)PFv，那么這個(gè)公式是表示的平均速度還是瞬時(shí)速度呢? 生：公式pFv中若v表示在時(shí)間t內(nèi)的平均速度，p就表示力F在這段時(shí)間t內(nèi)的平均功率；如果時(shí)間t取得足夠小，公式PFv中的v表示某一時(shí)刻的瞬時(shí)速度時(shí)，P表示該時(shí)刻的瞬時(shí)功率問(wèn)題：汽車(chē)等交通工具在啟動(dòng)和行駛過(guò)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。根據(jù)公式P=Fv：當(dāng)功率P一定時(shí)，F(xiàn)與v成反比，即做功的力越大，其速度就越小。當(dāng)交通工具的功率一定時(shí)，要增大牽引力，就要減小速度。所以汽車(chē)上坡時(shí)，司機(jī)用換檔的辦法減小速度來(lái)得到較大的牽引力。當(dāng)速度v一定時(shí)，P與F成正比，即做功的力越大，它的功率就越大。汽車(chē)從平路到上坡時(shí)，若要保持速率不變，必須加大油門(mén)，增大發(fā)動(dòng)機(jī)功率來(lái)得到較大的牽引力。當(dāng)力F一定時(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。 討論與交流 有同學(xué)認(rèn)為：根據(jù)pFv。，機(jī)械的功率p一定，F(xiàn)與v成反比，那么，當(dāng)v趨于零時(shí)，F(xiàn)將趨于無(wú)窮大；當(dāng)F趨于零時(shí)，v趨于無(wú)窮大因此，哪怕功率較小的機(jī)械，也可能獲得很大的牽引力或很大的運(yùn)動(dòng)速度你對(duì)此有何看法?同學(xué)們展開(kāi)討論，發(fā)表各自的觀點(diǎn) 小結(jié)本節(jié)講述功率的概念、功率公式的應(yīng)用功率的概念、功率的物理意義是本節(jié)的重點(diǎn)內(nèi)容，如果學(xué)生能懂得做功快慢表示的是能量轉(zhuǎn)化的快慢，自然能感悟出功率實(shí)際上是描述能量轉(zhuǎn)化快慢的物理量要使學(xué)生確切地理解公式pFv的意義，要通過(guò)例題的教學(xué)，使學(xué)生會(huì)應(yīng)用基本公式進(jìn)行計(jì)算，對(duì)平均功率和瞬時(shí)功率有所理解瞬時(shí)功率的概念學(xué)生較難理解，這是難點(diǎn)學(xué)生往往認(rèn)為，在某瞬時(shí)物體沒(méi)有位移就沒(méi)有做功問(wèn)題，更談不上功率了如果學(xué)生沒(méi)有認(rèn)識(shí)到功率是描述能量轉(zhuǎn)化快慢的物理量，這個(gè)難點(diǎn)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(shí)功率概念和物理意義的基礎(chǔ)關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率與汽車(chē)的最大速率之間的關(guān)系，最好采用課后專題講座的形式進(jìn)行，以便通過(guò)分析汽車(chē)由開(kāi)動(dòng)到勻速行駛的物理過(guò)程，使學(xué)生養(yǎng)成分析物理過(guò)程的習(xí)慣，避免簡(jiǎn)單地套用公式這里可以增加一節(jié)習(xí)題課，對(duì)前三節(jié)也就是第一單元進(jìn)行復(fù)習(xí)，總結(jié)這幾節(jié)的規(guī)律關(guān)于功率的計(jì)算例1質(zhì)量m=3 kg的物體，在水平力F=6的作用下，在光滑水平面上從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=3 s，求：（1）力F在t=3 s內(nèi)對(duì)物體所做的功。 （2）力F在t=3 s內(nèi)對(duì)物體所做功的平均功率。（3）在3 s末力F對(duì)物體做功的瞬時(shí)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(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律，可求出加速度a=2 m/s2，則：物體在3 s末的速度v=at=6/s物體在3 s內(nèi)的位移s=at2=9 m（1）力F做的功W=Fs=69 J=54 J（2）力F在3 s內(nèi)的平均功率P=18 W（或W=18 W ）（3）3 s末力F的瞬時(shí)功率P=Fv=66 W=36 W 關(guān)于機(jī)車(chē)的啟動(dòng)問(wèn)題例2汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為60kW，汽車(chē)質(zhì)量為5t，汽車(chē)在水平路面上行駛時(shí)，阻力是車(chē)重的0.1倍，g取10/s2，問(wèn)： 汽車(chē)保持額定功率從靜止起動(dòng)后能達(dá)到的最大速度是多少? 若汽車(chē)保持0.5/s2的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng)，這一過(guò)程能維持多長(zhǎng)時(shí)間? 解析：當(dāng)牽引力F大小等于阻力f時(shí)，汽車(chē)的加速度a=，速度達(dá)到最大值vm，據(jù)公式=Fv，可得出汽車(chē)最大速度vmP額=Fv=fvm12m/s汽車(chē)做勻加速運(yùn)動(dòng)所能維持的時(shí)間應(yīng)該從開(kāi)始到汽車(chē)達(dá)到額定功率的時(shí)候，設(shè)汽車(chē)做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)的牽引力為F牽，阻力為f，據(jù)牛頓第二定律，有F牽=fma=0.1mgma=7500當(dāng)汽車(chē)的功率增大到額定功率時(shí)，汽車(chē)做勻加速過(guò)程結(jié)束，設(shè)這時(shí)汽車(chē)的速度為vm，據(jù)功率公式P=Fv 得：8 m/s設(shè)汽車(chē)能維持勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t0，則：vm =at0得：t0=vm /a=16s5.3 功率學(xué)案基本概念一、功率功率是描述做功 快慢的物理量，其定義式為 在國(guó)際單位制中，功率的單位是 ，簡(jiǎn)稱 ，符號(hào)是 1W 。常用單位有 ，與國(guó)際單位的換算關(guān)系是 。二、額定功率機(jī)器名牌上標(biāo)注的功率值是 ，是發(fā)動(dòng)機(jī) 工作是的功率，實(shí)際功率往往 這個(gè)值。三、功率與速度1、物體在恒力作用下從開(kāi)始計(jì)時(shí)到時(shí)刻t發(fā)生的位移為l ，若力的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向在同一直線上，這力所做的功W ，物體的平均速度為 ，F(xiàn)的平均功率為P ，用速度表示為 。2、物體在恒力作用下從開(kāi)始計(jì)時(shí)到時(shí)刻t發(fā)生的位移為l，若力的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向成一夾角，這力所做的功為W ，物體的平均速度為 ，F(xiàn)的平均功率為P ，用速度表示為 。3、當(dāng)機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)的功率一定時(shí)，牽引力與速度的關(guān)系為 ，要增大牽引力就必須 ，也可以通過(guò) 來(lái)提高速度。 反饋練習(xí)1一質(zhì)量為m的木塊靜止在光滑的水平面上，從t=0開(kāi)始，將一個(gè)大小為F的水平恒力作用在該木塊上，在t=T時(shí)刻F的功率是（ ）A B C D2卡車(chē)在平直公路上從靜止開(kāi)始加速行駛，經(jīng)時(shí)間t前進(jìn)距離s，速度達(dá)到最大值。設(shè)此過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)功率恒為P，卡車(chē)所受阻力為f，則這段時(shí)間內(nèi)，發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功為（ ）APt Bfs CPtfs D3火車(chē)從車(chē)站開(kāi)出作勻加速運(yùn)動(dòng)，若阻力與速率成正比，則（ ）A火車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率一定越來(lái)越大，牽引力也越來(lái)越大B火車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率恒定不變，牽引力也越來(lái)越小C當(dāng)火車(chē)達(dá)到某一速率時(shí)，若要保持此速率作勻速運(yùn)動(dòng)，則發(fā)動(dòng)機(jī)的功率這時(shí)應(yīng)減小D當(dāng)火車(chē)達(dá)到某一速率時(shí)，若要保持此速率作勻速運(yùn)動(dòng)，則發(fā)動(dòng)機(jī)的功率一定跟此時(shí)速率的平方成正比4同一恒力按同樣方式施于物體上，使它分別沿著粗糙水平地面和光滑水平拋面移動(dòng)相同一段距離時(shí)，恒力的功和平均功率分別為、和、，則二者的關(guān)系是（ ）A、 B、C、 D、5如圖8-8甲所示，滑輪質(zhì)量、摩擦均不計(jì)，質(zhì)量為2kg的物體在F作用下由靜止開(kāi)始向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，其速度隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖乙所示，由此可知（ ）（g?。〢物體加速度大小為BF的大小為21NC4s末F的功率大小為42WD4s內(nèi)F做功的平均功率為42W6設(shè)飛機(jī)飛行中所受阻力與其速度的平方成正比，若飛機(jī)以速度v勻速飛行，其發(fā)動(dòng)機(jī)功率為P，則飛機(jī)以2v勻速飛行時(shí)，其發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為（ ）A2P B4P C8P D無(wú)法確定7質(zhì)量為0.5kg的物體從高處自由下落，在下落的前2s內(nèi)重力對(duì)物體做的功是_，這2s內(nèi)重力對(duì)物體做功的平均功率是_，2s末，重力對(duì)物體做功的即時(shí)功率是_。（g?。?.在傾角為的斜面上，有一質(zhì)量為m的物體沿斜面下滑，當(dāng)物體的速度大小為v時(shí)，重力的瞬時(shí)功率為多大？9.作平拋運(yùn)動(dòng)的物體，質(zhì)量為m，某時(shí)刻的速度為v，與水平方向的夾角為，此時(shí)重力的瞬時(shí)功率為多大？10質(zhì)量為m、額定功率為P的汽車(chē)在平直公路上行駛。若汽車(chē)行駛時(shí)所受阻力大小不變，并以額定功率行駛，汽車(chē)最大速度為，當(dāng)汽車(chē)以速率行駛時(shí)，它的加速度是多少？ 11一輛重5t的汽車(chē)，發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為80kW，汽車(chē)從靜止開(kāi)始以加速度a1ms2做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，車(chē)受的阻力為車(chē)重的0.06倍，g取