八年級(jí)物理下冊(cè)【第十一章 功和機(jī)械能】-第2節(jié) 功率（導(dǎo)學(xué)案）

第2節(jié)功率課題功率課型新授課教學(xué)目標(biāo)學(xué)問與技能1.知道功率的概念.2.結(jié)合實(shí)例理解功率的概念,能用功率的計(jì)算公式進(jìn)行簡(jiǎn)潔的計(jì)算3.熟練解答有關(guān)功、功率、速度的綜合性題目.過(guò)程與方法1.通過(guò)實(shí)例結(jié)合已學(xué)的物理規(guī)律理解功率的物理意義和概念.2.學(xué)會(huì)如何比較功率的大小，把握功率的計(jì)算公式P=W/t和P=Fv.3.了解功率在實(shí)際生活中的應(yīng)用以及領(lǐng)會(huì)解答功、功率和速度的相關(guān)綜合題的方法與技巧.情感、態(tài)度與價(jià)值觀具有對(duì)科學(xué)的求知欲，樂于探究自然現(xiàn)象和日常生活中的物理學(xué)道理，有將科學(xué)技術(shù)應(yīng)用于日常生活、社會(huì)實(shí)踐的意識(shí).教學(xué)重點(diǎn)功率的計(jì)算教具預(yù)備磅秤、皮尺、秒表、多媒體課件等教學(xué)難點(diǎn)理解功率的物理意義教學(xué)課時(shí)1.5課時(shí)課前預(yù)習(xí)1.功率是表示物體做功快慢的物理量..2.在物理學(xué)中，把功與做功所用時(shí)間之比叫做功率，它在數(shù)值上等于單位時(shí)間內(nèi)所做的功..3.功率的公式是P=，其中各字母表示的物理量分別是：W表示功，P表示功率，t表示時(shí)間.4.在國(guó)際單位制中，功的單位是焦耳，時(shí)間的單位是秒，功率的單位就是焦/秒，它有個(gè)特地的名稱叫做瓦特，簡(jiǎn)稱瓦，符號(hào)為W.在工程技術(shù)上，常用千瓦（kW）作為功率的單位.1kW=103W.5.汽車在前進(jìn)時(shí)，牽引力做功在一段時(shí)間內(nèi)的速度為v，則其牽引力的功率P=W/t=F·s/t=F·v，由此變形式可知，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)功率確定時(shí)，牽引力與速度成反比.鞏固復(fù)習(xí)老師引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)上一章內(nèi)容，并講解學(xué)生所做的習(xí)題（老師可針對(duì)性地選擇部分難題講解），加強(qiáng)學(xué)生對(duì)學(xué)問的鞏固.新課導(dǎo)入師（以講故事的形式導(dǎo)出）上個(gè)周末，我到小明家家訪，小明家正在裝修新居子，小明非常歡樂，幫忙爸爸搬磚.小明干得非常火熱,于是提出要和他爸爸比賽看誰(shuí)搬磚快.樓下地面放有兩堆相同的磚塊（40塊，每塊重約50N），小明一次最多搬起4塊，爸爸一次可以搬起8塊，結(jié)果爸爸用了20分鐘，小明用了30分鐘才搬完了.同學(xué)們想一想，小明和爸爸做功相同嗎？誰(shuí)贏了？為什么呢？備課筆記新課導(dǎo)入生：一樣多，爸爸贏了.因?yàn)榘嵋粯佣嗟拇u塊到相同的高度，對(duì)磚塊做功相同，小明用的時(shí)間多，爸爸耗費(fèi)的時(shí)間少，所以，小明做功慢，爸爸做功快.師大家分析很好，由此可見，做功有快慢之分，這正是我們今日要探究的問題，如何描述做功的快慢.進(jìn)行新課學(xué)問點(diǎn)1功率的定義式和功率大小的比較1.功率的定義式和功率大小的比較師剛才，我們分析了做相同多的功，比較所用的時(shí)間的長(zhǎng)短，就可以推斷做功的快慢，即用的時(shí)間越少，做功就越快；再看一種情況，假如20min內(nèi)小明搬了30塊磚到樓上，他爸爸搬了40塊磚到樓上，那誰(shuí)做功快呢？為什么？生：爸爸做功快.因?yàn)橄嗤瑫r(shí)間內(nèi)爸爸做功多，小明做功少.可見，相同時(shí)間，比較做功的多少，可以看出做功的快慢，即相同時(shí)間內(nèi)做功多的，表明做功就快，反之，做功少的做功慢.師那假如是這種情況，又如何比較呢？（多媒體展示問題）問題：10min小明搬完20塊磚到樓上，6min爸爸搬完18塊磚到樓上，誰(shuí)做功快呢？學(xué)生樂觀發(fā)言，有的說(shuō)小明做功快，有的說(shuō)爸爸做功快，各抒己見（討論非常激烈）.（引導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生）請(qǐng)大家回憶，前面我們學(xué)習(xí)哪些比較快慢的物理量，如何定義的，有何特點(diǎn)？生：描述運(yùn)動(dòng)的快慢用速度表示.用通過(guò)的路程與所用的時(shí)間的比值來(lái)定義速度，比值越大，運(yùn)動(dòng)越快，速度越大.師同學(xué)們說(shuō)的正確，我們不妨也采用這種方法，用做的功與所用的時(shí)間的比值來(lái)定義.因此，描述做功的快慢用功率表示.留意：做功快慢與運(yùn)動(dòng)快慢的類比（用多媒體展示）板書：（1）功率是表示物體做功快慢的物理量.（2）功率的定義：功與做功所用時(shí)間之比叫做功率.（3）功率的定義式：P=W/t2.功率的單位師功率的單位由功的單位和時(shí)間的單位組合而成.在國(guó)際單位制中，功的單位是焦耳，時(shí)間的單位是秒，則功率的單位是焦耳每秒.功率的單位有個(gè)特地的名稱叫做“瓦特”，簡(jiǎn)稱瓦，用符號(hào)W表示，正體書寫作為單位；要留意，功作為物理量也是用W表示，但必需是斜體.這一點(diǎn)，書寫時(shí)要區(qū)別.另外，工程技術(shù)上，功率的單位還有：千瓦（kW）、兆瓦（MW）,它們之間的換算關(guān)系：1kW=103W，1MW=106W備課筆記規(guī)律總結(jié)：比較做功快慢的方法（1）在相同時(shí)間內(nèi)，比較做功的多少，做功越多的物體，做功越快；（2）在做功相同的情況下，比較所用時(shí)間的長(zhǎng)短，所用時(shí)間越短的物體，做功越快；（3）比較做功與做功所用時(shí)間的比值，比值越大，做功越快.特別?????提示：功率不僅與做功多少有關(guān)，還跟做功的時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)，只知道一個(gè)因素是不能確定功率大小的.進(jìn)行新課師功率1瓦表示的物理意義是物體在1秒鐘內(nèi)完成的功是1焦.同學(xué)們，你想了解我們身邊的一些運(yùn)動(dòng)物體的功率多大嗎？請(qǐng)大家閱讀教材P66第2自然段,并說(shuō)說(shuō)你的看法.生思考、討論，并發(fā)表看法.老師也可以參與討論，并舉一些大家熟悉的例子，引導(dǎo)學(xué)生課后通過(guò)上網(wǎng)搜集一些相關(guān)資料.3.功率的計(jì)算：P=師下面，我們看看如何計(jì)算物體的功率.例題1用多媒體展示教材P66例題.師引導(dǎo)學(xué)生分析:要計(jì)算起重機(jī)的功率P，已經(jīng)知道了所用的時(shí)間t，依據(jù)功率的定義式P=W/t，就必需計(jì)算出所做的功W，依據(jù)功W=Fs分析，勻速提起重物時(shí)，所用的拉力F等于重力G，移動(dòng)的距離s即是物體上升的高度h(已經(jīng)知道了)，因此，所做的功W即可求出.老師板書演算計(jì)算過(guò)程.請(qǐng)大家思考：起重機(jī)的電動(dòng)機(jī)做功的功率也是4×103W嗎？為什么？生：不是的，因?yàn)槠鹬貦C(jī)的電動(dòng)機(jī)除了提升物體做功外，還要克服起重機(jī)自身部分重力,如鋼繩重力做功，還有機(jī)器部件間的摩擦力做功，這些功合起來(lái)確定要大于4×103W.分析正確.起重機(jī)提升物體做的功為有用功，而它的電動(dòng)機(jī)所做功為總功，這些物理量我們將在下一章中學(xué)習(xí).例題2(用多媒體展示)在抗旱工作中，某單位幫忙一個(gè)扶貧村打了一口地下水井，并在地面上修建了一個(gè)深2m，能儲(chǔ)存30t水的水池.已知水井中的水面距離水池進(jìn)水口的豎直距離是30m.（g取10N/kg）求：（1）將30t水從井里剛好抽到水池里，抽水機(jī)對(duì)水做的功.（2）水池裝滿水后，水對(duì)池底的壓強(qiáng).（3）將30t的水從井中抽到水池中需要1h，則這臺(tái)抽水機(jī)的功率不得低于多少瓦？解析：本題是一道綜合性較強(qiáng)的題目，不僅涉及了功和功率的計(jì)算，還涉及了液體壓強(qiáng)的計(jì)算，在分析本題時(shí)，應(yīng)從以下三點(diǎn)入手：（1）知道水的質(zhì)量，利用重力公式求水受到的重力，又知道水提升的高度，再利用功的公式W=Gh求抽水機(jī)對(duì)水做的功；（2）水池裝滿水后，知道水深，利用液體壓強(qiáng)公式求水對(duì)池底的壓強(qiáng)；（3）知道抽水機(jī)抽水的時(shí)間，再利用功率公式求抽水機(jī)的功率.答案：（1）水的質(zhì)量：m=30t=30×103kg=3×104kg，水受到的重力：G=mg=3×104kg×10N/kg=3×105N，抽水機(jī)對(duì)水做的功：W=Gh=3×105N×30m=9×106J.（2）水池中水深h=2m，則水對(duì)池底的壓強(qiáng)：p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×2m=2×104Pa.（3）抽水機(jī)抽水的時(shí)間t=1h=3600s，則抽水機(jī)的功率至少是P===2500W.備課筆記特別?????提示：使用P=Fv時(shí)應(yīng)留意：1.拉力F必需是恒力，且物體的速度不變；2.計(jì)算時(shí)，v的單位必需用m/s，這樣算出的功率才是W；3.速度v跟拉力F必需對(duì)應(yīng)，即v必需是受到拉力的物體在拉力的方向上的運(yùn)動(dòng)速度.進(jìn)行新課學(xué)問點(diǎn)2功率的計(jì)算老師給學(xué)生推導(dǎo)功率的計(jì)算公式P=Fv：當(dāng)物體在力F的作用下，以速度v做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，由W=Fs，v=可得公式P=Fv.老師在黑板上板書公式P=Fv表示的物理意義.板書：（1）當(dāng)物體的功率確定時(shí)，它受到的牽引力越大，速度越小.（2）當(dāng)物體的牽引力確定時(shí)，功率與速度成正比.（3）當(dāng)物體速度確定時(shí)，牽引力越大，它的功率越大.提示:若F和v為定值，則P為定值；若F和v在變化，則P也在變化，所以公式P=Fv反映的是瞬時(shí)功率.下面我們通過(guò)例題來(lái)理解功、功率、速度的區(qū)別和聯(lián)系.例題3（用多媒體展示）推斷下面說(shuō)法是否正確，正確的打√，錯(cuò)誤的打×.（1）機(jī)器的功率越大，做功越多.（）（2）做功越多的機(jī)器，功率就越大.（）（3）做功的時(shí)間越少，功率就越大.（）（4）機(jī)器的功率越大，做功越快.（）（5）機(jī)器運(yùn)行的速度越大，機(jī)械做功越多.（）（6）功率小的機(jī)械做功可以比功率大的機(jī)械做功多.（）（7）在動(dòng)力F相同時(shí)，機(jī)械的速度越大，做功越快.（）老師點(diǎn)學(xué)生回答，請(qǐng)其他學(xué)生推斷，然后點(diǎn)評(píng).答案:(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×(6)√(7)√力學(xué)中功、功率和速度的綜合計(jì)算歷來(lái)是中考考查的重點(diǎn)，要求學(xué)生熟練解答，凸現(xiàn)學(xué)生綜合運(yùn)用學(xué)問\,分析問題、解決問題的能力.備課筆記特別?????提示：使用P=Fv時(shí)應(yīng)留意：1.拉力F必需是恒力，且物體的速度不變；2.計(jì)算時(shí)，v的單位必需用m/s，這樣算出的功率才是W；3.速度v跟拉力F必需對(duì)應(yīng)，即v必需是受到拉力的物體在拉力的方向上的運(yùn)動(dòng)速度.進(jìn)行新課例題4(用多媒體展示)在平直公路上勻速行駛的汽車，發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出功率為60kW，速度為30m/s，則下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（）A.汽車受到的牽引力是2000NB.汽車受到的阻力是2000NC.牽引力做功是60000JD.行駛10s牽引力做功6×105J解析：由P=Fv，解得牽引力F=P/v=60000W/30m/s=2000N，因?yàn)閯蛩龠\(yùn)動(dòng)，故阻力與牽引力二力平衡，A、B正確；做功的多少與做功的快慢（功率）和做功的時(shí)間有關(guān)，故C錯(cuò)誤；W=Pt=60000W×10s=6×105J，D正確.答案：C例題5(用多媒體展示)某汽車在平直公路上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，已知其水平牽引力大小恒為F，運(yùn)行速度為v，問：（1）此時(shí)汽車牽引力F的功率為多少？（2）假如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出功率是90kW，勻速行駛速度是30m/s，汽車受到的阻力是多少？解：（1）在一段時(shí)間t內(nèi)，汽車行駛的距離s=vt,水平牽引力做功W=Fs=Fvt，牽引力做功的功率P===Fv.（2）P=90kW=9×104W，v=30m/s，由P=Fv得，F(xiàn)=P/v==3×103N.因?yàn)槠囋谒铰飞蟿蛩傩旭?，故牽引力與阻力二力平衡，所以阻力f=F=3×103N.例題6(用多媒體展示)如圖所示是輕型水陸兩棲飛機(jī)，可用于公務(wù)飛行、貨物運(yùn)輸、海岸巡邏等.設(shè)飛機(jī)的總質(zhì)量為4000kg，g取10N/kg.問：（1）飛機(jī)停在水面時(shí)，排開水的體積是多少？（2）若飛機(jī)在空中以360km/h的速度水平勻速飛行時(shí)，它在水平方向受到的阻力為飛機(jī)重力的0.1倍，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率是多少？（3）若飛機(jī)飛行4h，則飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功是多少？解：（1）飛機(jī)停在水面時(shí)，F(xiàn)浮=G，即ρ水gV排=mg，所以V排=mg/ρ水g=m/ρ所做的功為W=Fs=4000N×1.44×106m=5.76×109J.要點(diǎn)提示功率只反映做功的快慢，不能表示做功的多少，如功率大做功就多，這句話是錯(cuò)誤的，因?yàn)檫€得比較時(shí)間;反之，做功多功率就大也不對(duì)，因?yàn)闀r(shí)間不確定，由此可以看出，功率是由做功時(shí)間和做功多少兩個(gè)因素決定的，要會(huì)運(yùn)用把握變量法去分析問題.進(jìn)行新課ρ水==4m3.（2）飛機(jī)水平勻速飛行時(shí)，動(dòng)力等于阻力，即F=0.1G=0.1mg=0.1×4000kg×10N/kg=4000N，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率P=Fv=4000N×360km/h=4000N×100m/s=4×105W.（3）方法一：飛機(jī)飛行4h時(shí)，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功為W=Pt=4×105W×4h=4×105W×4×3600s=5.76×109J.方法二：飛機(jī)飛行4h時(shí)，所飛行的路程是s=vt=360km/h×4h=1440km=1.44×106m，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功為W=Fs【課堂交流、小結(jié)與延展】同學(xué)們，我們通過(guò)類比方法，由描述運(yùn)動(dòng)快慢的物理量——速度，知道了表示做功快慢的物理量——功率，理解功率的物理意義，你們有哪些收獲呢？請(qǐng)相互交流、討論.生1：通過(guò)學(xué)習(xí)，我明白了：功與功率是兩個(gè)完全不同的概念，功是力與距離的乘積，功率是單位時(shí)間內(nèi)完成的功.生2：描述做功的快慢用功率表示，功率的大小不僅取決于做功的多少，而且還與完成這些功所用時(shí)間的長(zhǎng)短有關(guān)，也就是說(shuō)，功率是由功和時(shí)間共同決定的.做功多的物體，功率不愿定就大，同樣做功時(shí)用的時(shí)間少的物體，功率也不愿定就大.生3：描述一個(gè)物理量變化的快慢，必需是單位時(shí)間內(nèi)完成該物理量的多少.生（討論）：老師，機(jī)器銘牌上的功率是指什么意思？機(jī)器銘牌上標(biāo)示的功率指的是機(jī)器的額定功率，如“125型號(hào)”摩托車車架銘牌上標(biāo)定為7.8kW，指的就是摩托車輸出的額定功率為7.8kW.（這些內(nèi)容以后將學(xué)）生4：汽車的輸出功率與牽引力、速度之間有什么關(guān)系？這個(gè)問題提得好，我們一起來(lái)探討下：我們知道功率P=W/t，而W=Fs，v=st，則功率P=Fv，作為汽車來(lái)說(shuō)，最大輸出功率P是確定的，因此Fv=P（定值），可見，牽引力與速度成反比，所以，汽車上坡時(shí)因需要的牽引力越來(lái)越大，速度越來(lái)越小，司機(jī)要換擋減速；換句話說(shuō)，假如需要同等大小的牽引力的條件下，功率大的汽車，上坡速度快些.由公式P=Wt計(jì)算出的功率是一段時(shí)間內(nèi)的平均功率；由公式P=Fv計(jì)算功率時(shí)，假如v是某時(shí)刻的速度，則計(jì)算出的功率為某時(shí)刻的功率，假如v是一段時(shí)間內(nèi)的平均速度，則計(jì)算出的功率為平均功率.當(dāng)然，在勻速直線運(yùn)動(dòng)中，瞬時(shí)速度與平均速度相等.最終，請(qǐng)同學(xué)設(shè)計(jì)試驗(yàn)測(cè)量各自爬樓的最大功率.（同學(xué)們可以參照教材P65圖11.2-1中的情景思考）規(guī)律總結(jié)：功率的測(cè)量原理是P=W/t，由于W無(wú)法直接測(cè)量，要利用試驗(yàn)器材測(cè)出F與相應(yīng)的距離s，通過(guò)W=Fs計(jì)算得到功W的大小；t可以用手表（或秒表）來(lái)測(cè)量.易錯(cuò)提示：功率大小由功和時(shí)間共同決定，單獨(dú)強(qiáng)調(diào)某一方面是錯(cuò)誤的.教學(xué)板書課堂小結(jié)通過(guò)這節(jié)課的類比方法學(xué)習(xí)，我們理解了功率的概念，明白了物理學(xué)中描述快慢的物理量的定義方法，知道了功率的物理意義.同時(shí)還了解了一些常見運(yùn)動(dòng)物體的功率，使我們?cè)诠罍y(cè)物體功率的大小時(shí)有確定的理論依據(jù)想想議議（P65)不同的物體做相同的功，所用的時(shí)間可能不同，時(shí)間短的做功快.不同的物體做功的時(shí)間相同，它們做功的多少可能不同，在相同時(shí)間內(nèi)，做功多的物體，做功比較快.如圖11.2-1，一個(gè)老人和一個(gè)小孩一起爬相同的樓梯，做功相同嗎？做功的快慢相同嗎？解答：他們做的功不知道是否相等，因?yàn)樗麄兌几髯钥朔亓ψ龉?，一方面不知道他們各自的重力，另一方面不知道誰(shuí)用的時(shí)間長(zhǎng)，所以依據(jù)W=Gh,無(wú)法推斷誰(shuí)做的功多，由P=W/t=Gh/t，無(wú)法推斷誰(shuí)做功快.教材習(xí)題解答動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理（P66）1.甲乙二人同時(shí)開始登山，甲先到達(dá)山頂.你能判定哪個(gè)人的功率大嗎？為什么？2.某建筑工地上一臺(tái)升降機(jī)的廂體連同貨物的質(zhì)量為1.2t，在10s內(nèi)從樓的2層上升到5層.假如每層樓高3m，升降機(jī)電動(dòng)機(jī)的功率至少是多大？3.功率是25kW的拖拉機(jī)，它4h做的功假如由功率是0.4kW的耕牛去完成，需要多長(zhǎng)時(shí)間？4.一輛重型卡車勻速行駛時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為202kW，速度為80km/h.汽車行駛2h，發(fā)動(dòng)機(jī)做的功是多少？卡車的牽引力是多大？1.解答：由于不知道甲、乙二人的體重，因而也不知道二人登山所