《功率》教學設計

1、功率教學設計【教學內(nèi)容分析】教材是人教版高中物理新課標教材·必修2第七章第三節(jié)“功率”普通高中物理課程標準共同必修模塊“物理2”中涉及本節(jié)的內(nèi)容標準是“理解功率，關心生產(chǎn)和生活中常見機械功率的大小及其意義”。要求學生理解功率的概念，會進行功率的計算；會分析汽車發(fā)動機功率一定時，牽引力和速度的關系；嘗試自己設計實驗，測量人在某種運動中的功率。由于功率在生活、生產(chǎn)中應用很廣，教學中可充分利用這一優(yōu)勢，使抽象的物理概念變得富有實際意義。發(fā)展學生應用知識解決實際問題能力，樹立正確的價值觀。本節(jié)課的教學應立足于培養(yǎng)學生的思維能力，通過學習物理研究方法，使學生學會思考問題。在建立“功率”概念中，

2、讓學生體會用比值方法來建立一個新物理概念。機車起動過程的分析著重培養(yǎng)學生的邏輯思維，引導學生認識物理與社會生活的密切聯(lián)系，綜合運用動力學知識和功率概念分析問題和解決問題的能力。通過學生設計測量人的做功功率的實驗，達到學以致用的目的，培養(yǎng)學生運用科學知識解決實際問題能力?！緦W習者分析】學習者曾經(jīng)接觸過描述“快慢”的物理量，并且學過用比值法定義物理量，因而學生較容易接受這部分知識。本節(jié)課的物理知識源于生活，又應用于生活?！肮β省迸c生活、生產(chǎn)聯(lián)系密切，在引入功率、額定功率、實際功率等概念時，都注意通過生產(chǎn)、生活的具體實例引入，使原本枯燥無味的概念教學變得生動和有趣，學生易于認識和理解“功率”概念，有

3、利于激發(fā)學生的學習熱情?！窘虒W目標】（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。（4）了解平均功率、瞬時功率、額定功率、實際功率區(qū)別和聯(lián)系。（5）具有敢于發(fā)表自己觀點，堅持原則，善于合作的良好習慣。【重點難點】教學重點是理解功率的概念；難點是理解功率與力、速度的關系，瞬時功率和平均功率的計算。【教學步驟】（一）新課引入問題：人們在生產(chǎn)、生活和工作中使用了大量的機械來做功，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？請舉例說明。（

4、引發(fā)學生思考，讓學生從身邊生活尋找做功事例，并思考機械與人或畜力做功的差異。）功是能量轉化的量度，人們十分關注做功的多少。然而不同的機械或人，其做功的快慢是不同的。（分析一些生產(chǎn)事例、工作場面，使學生對做功快慢的情形有更為形象和具體的認識，從而為建立正確的“功率”概念打下良好基礎。）參考事例：挖土機與人，要完成相同的挖土任務，人花的時間要長得多。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。從水井里提水，使用抽水機比人工要快得多家住在高樓（如8層），乘電樓比走路要快得多。拖拉機耕地比牛耕地要快得多，等等。列舉生產(chǎn)、生活中發(fā)生的事例，使學生體會功率與生活

5、、生產(chǎn)息息相關，無處不在，研究功率具有重要的現(xiàn)實意義說明：通過引導學生分析有關事例，形成初步共識：人們選用機械來做功時，不僅要考慮做功多少，還要考慮機械做功的快慢。如挖掘機做功比人快；大卡車比拖拉機做功快；拖拉機耕地比牛耕地要快；起重吊車比搬運工人做功快；抽水機比轆轤提水快，等等。研究做功的快慢有著重要的實際意義。通過一個實際問題，具體數(shù)據(jù)，讓學生感性地認識做功的快慢。如在某高樓建筑中需要搬運一批磚頭到一高層上，在搬運磚頭過程中，起重機和搬運工人的生產(chǎn)記錄情況如下表所示：師：不同的機器或物體做功有快有慢，如何來衡量做功的快慢呢？請同學們思考并提出解決方案。（引導學生思考：如何比較物體做功快慢？

6、討論中注意培養(yǎng)學生的發(fā)散思維能力和批判思維能力。）說明：對學生提出的各種方案可能有問題或不完整，教師應鼓勵學生在交流中補充完善自己的認識教學中注意引導學生類比如“速度”、“加速度”概念的定義方法，體會比值法定義功率概念。（二）新課教學1功率（1）定義式：物理學上用物體所做的功W與完成這些功所用時間t的比值，作為在該時間內(nèi)物體平均做功快慢的量度。即 =W/ t（2）物理意義：表示物體做功快慢的物理量.。（3）單位：教師請一位同學正確地說出公式中各個字母所表示的物理量及其單位。：功率，單位：瓦（W），常用單位還有千瓦（W）W：力所做的功，單位：焦耳（J）：做功所用時間，單位：秒(s)單位換算：kW

7、 = 1000 WW=J/s（4）功率是標量，功率表示做功過程中能量轉化的快慢。（5）討論與交流：小實驗：把一枚硬幣放在書的封面上，打開書的封面形成一個斜面，并使硬幣開始下滑。請同學仔細分析一下，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？如果斜面的傾角增大，情況會有什么變化？傾角增大時，功率是否也增大？提示：比較不同傾角時的功率，應注意硬幣開始下滑處的高度應相同。討論功率時須指明哪個力的功率。實驗的分析討論，要注意所分析的是某個力的平均功率。注意引導學生進行受力分析、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。（6）認識一些常見機械做

8、功功率汽車發(fā)動機：5×104 W 15×104 W  摩托車約2×103 W  噴氣客機約2×108 W   火箭的發(fā)動機約 1×1013 W  人的平均功率約 1×102 W ，優(yōu)秀運動員短時間內(nèi)的功率可達1000W  人心臟跳動的功率 1.5W左右  萬噸巨輪 106W以上  藍鯨游動的功率可達350kW 等等。2功率、力與速度的關系思考與討論：一部汽車載重時和空車時，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？說明：上

9、述分析討論的目的是啟發(fā)學生思考功率與力和速度有何關系。學生分析可能會出現(xiàn)片面和不完整回答，教師要參加到學生的討論分析中，幫助、啟發(fā)和引導學生形成正確的認識。（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較大。） 提出問題：某汽車在平直公路上做勻速直線運動，已知其在牽引力大小為F，運行速度為V，試求此時汽車牽引力F的功率為多少？ 課堂分析結果：               

10、60;       F·v 即力F的功率等于力F和物體運動速度的乘積.。注意：這里的F是速度V方向上的作用力。分析討論：由V=S/t求出的是物體在時間內(nèi)的平均速度，代入公式F求出的功率是F在時間內(nèi)的平均功率；如果取得足夠小，則V表示瞬時速度，此時由F求得的功率就是F在該時刻的瞬時功率。即當V為平均速度時，求得的功率就是平均功率，V為瞬時速度時，求得的功率就是瞬時功率。（1）總結： 平均功率F(是平均速度) 瞬時功率F(是瞬時速度) 如果物體做勻速直線運動，由于瞬時速度與平均速度相等，故此時平均功率等于瞬時功率交流討論問題：由

11、=W/ t求出的是瞬時功率還是平均功率?學生小組討論后得出：由公式=W/ t求出的功率，反映了該力在t時間內(nèi)做功的平均快慢，故由公式=W/ t求出功率是平均功率。（2）額定功率與實際功率的認識問：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做功那樣快呢？人如果做功過快，會產(chǎn)生什么后果呢？汽車超負荷運轉會產(chǎn)生什么后果呢？（人做功過快，會引起疲勞、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。）問：奧運長跑運動員能否用100米短跑的速度來完成5000米的賽跑路程呢？為什么提示：奧運比賽是一種挑戰(zhàn)運動局限的比賽，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

12、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，運動員不可能長時間超負荷運動，因此長跑運動員不可能一直保持百米賽跑那樣的速度。說明：此問目的在于學生通過思考自己身邊所熟悉的問題，認識額定功率和實際功率的概念以及概念的意義。額定功率指動力機械在長時間正常工作時最大輸出功率。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一定的。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。很多機械的銘牌上都標有這臺機器的額定

13、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？請與同桌同學進行交流。（3）汽車發(fā)動機的功率一定時，牽引力與速度的關系當汽車輸出功率一定時，根據(jù)公式P=FV可知，物體的運動速度V與牽引力F成反比，如果汽車需要較大的牽引力，就必須減小運動速度。思考：汽車以額定功率在平直公路行駛時，若前方遇到了一段較徒的上坡路段，汽車司機要做好什么調(diào)整，才能確保汽車駛到坡頂？為什么？師生共同分析：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，只會增加發(fā)動機的輸出功率

14、（超過額定功率），發(fā)動機將因超負荷而過熱損壞。這是一種正確的操作方式，當司機將發(fā)動機的速度檔位調(diào)低后，速度減少了，牽引力加大了，只要牽引力足夠，汽車便可順利上坡。思考：汽車等交通工具，如何才能獲得更大的行駛速度？1 學生進行測功率活動。（課后安排）問題：如何才能知道在某種運動中自己做功的功率呢？請同學設計一個測量方案，并進行實際測量。說明：應激勵積極思考、設計可行方案，動腦動手，體驗科學實驗方法和感受實驗成果的喜悅。活動目的是：培養(yǎng)學生應用物理知識解決實際問題能力，并通過親身的實驗，達到內(nèi)化知識，提升能力。同時也在實驗過程中培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。2 機動車輛常見的兩種啟動過程通過多媒體演示汽

15、車啟動的過程對于汽車或機車等交通工具，在靜止開始啟動的過程中，發(fā)動機的輸出功率、牽引力和速度的關系滿足公式PF·v，在P、F、v三個物理量中，若保持一個量不變，當另一個量變化時，第三個量也隨之變化。關于汽車的啟動過程是一個較為復雜的物理過程，下面我們就兩種常見的啟動過程分析如下：汽車（或機車）以恒定的功率啟動和行駛過程汽車牽引功率保持恒定時，由P = FV可知，牽引力大小與速度成反比。結合牛頓第二定律F f = ma可知，汽車以恒定功率啟動的過程，隨著汽車速度V的逐漸增大，汽車的加速度逐漸減小，直至加速度等于0，最后汽車做勻速運動。思考：當汽車在平直公路行駛時，前方遇到了一段較徒的上坡路段，汽車司機應做好什么調(diào)整，才能確保汽車駛到坡頂？只靠加大油門能否順利到達坡頂？機車以恒定的牽引力啟動的過程：機車做的是加速度a=(F-f)/m的勻加速直線運動，汽車的輸出功率P隨汽車速度增大而增大，直至汽車輸出功率等于額定功率，勻加速過程結束。接著汽車保持功率不變，汽車通過減少牽引力，進一步提高速度，直到加速度a0，最后做勻速行駛運動。這一過程中各量的變化，可用下列流程圖來表示。五、板書設