《功率》教案高中物理必修二2023

《功率》教案高中物理必修二2023《功率》教案高中物理必修二2023

教學(xué)目標(biāo)

1、學(xué)問(wèn)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)P=w/t，P=Fv的運(yùn)用。

2、過(guò)程與方法

(1)P=w/t通常指平均功率，為瞬時(shí)功率;

(2)P=Fv，分析汽車的啟動(dòng)，留意學(xué)問(wèn)的遷移。

3、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)重難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：理解功率的概念，并敏捷應(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)工具

多媒體、板書(shū)

教學(xué)過(guò)程

一、功率、額定功率、實(shí)際功率

1.基本學(xué)問(wèn)

(1)物理意義：功率是表示做功快慢的物理量.

(2)定義：功W跟完成這些功所用時(shí)間t的比值叫做功率.

(3)定義式：P=

(4)單位：在國(guó)際單位制中，功率的單位是瓦特，簡(jiǎn)稱瓦，符號(hào)是W.

1W=1J/s,1kW=103W.

(5)功率有平均功率和瞬時(shí)功率之分，用公式

計(jì)算的一般是一段時(shí)間內(nèi)的平均功率.

(6)額定功率

指電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等動(dòng)力機(jī)械在額定轉(zhuǎn)速下可以長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)的輸出功率.

(7)實(shí)際功率

指電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等動(dòng)力機(jī)械工作時(shí)實(shí)際消耗的功率.

實(shí)際功率往往小于額定功率，但在特別狀況下，如汽車越過(guò)障礙時(shí)，可以使實(shí)際功率在短時(shí)間內(nèi)大于額定功率.

2.思索推斷

(1)各種機(jī)械銘牌上所標(biāo)功率一般是指額定功率.(√)

(2)某機(jī)械工作時(shí)的實(shí)際功率肯定比額定功率小.(×)

(3)機(jī)械可以在實(shí)際功率等于額定功率的狀況下長(zhǎng)時(shí)間工作.(√)

探究溝通

去過(guò)泰山的同學(xué)會(huì)遇到挑山工，假設(shè)挑山工和纜車將相同的貨物運(yùn)至山頂，兩者對(duì)貨物做的功相同嗎?做功的功率相同嗎?

【提示】?jī)烧邔?duì)貨物做的功都等于克服重力做的功，由于將相同的貨物運(yùn)往相同高度的山頂，因此兩者做相同的功，而用纜車運(yùn)輸貨物所用時(shí)間遠(yuǎn)小于挑山工的用時(shí)，依據(jù)功率定義知纜車的做功功率遠(yuǎn)大于挑山工的做功功率.

二、功率與速度

1.基本學(xué)問(wèn)

(1)功率與速度的關(guān)系式

P=Fv(F與v方向相同).

(2)推導(dǎo)

(3)應(yīng)用

由功率速度關(guān)系式知，汽車、火車等交通工具和各種起重機(jī)械，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率P肯定時(shí)，牽引力F與速度v成反比，要增大牽引力，就要減小速度.

2.思索推斷

(1)物體的速度為v，則重力的功率肯定是mgv.(×)

(2)汽車的速度越大，牽引力的功率也越大.(×)

(3)汽車以恒定功率啟動(dòng)時(shí)，加速度減小.(√)

探究溝通

在越野競(jìng)賽中，汽車爬坡時(shí)，經(jīng)常換用低速擋，這是為什么?

【提示】由P=Fv可知，汽車在上坡時(shí)需要更大的牽引力，而發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率是肯定的，換用低速擋的目的是減小速度，進(jìn)而增大牽引力.

【問(wèn)題導(dǎo)思】

1.什么是平均功率和瞬時(shí)功率?

2.如何求平均功率和瞬時(shí)功率?

3.P=Fv中的三個(gè)物理量有什么制約關(guān)系?

1.平均功率

平均功率表示在一段時(shí)間內(nèi)做功的平均快慢.平均功率與某一段時(shí)間(或過(guò)程)相關(guān)，計(jì)算時(shí)應(yīng)明確是哪個(gè)力在哪段時(shí)間(或過(guò)程)內(nèi)做功的功率.

2.瞬時(shí)功率

P=Fv·cosα(α表示力F的方向與速度v的方向間的夾角)，它表示力在一段極短時(shí)間內(nèi)做功的快慢程度.瞬時(shí)功率與某一時(shí)刻(或狀態(tài))相關(guān)，計(jì)算時(shí)應(yīng)明確是哪個(gè)力在哪個(gè)時(shí)刻(或狀態(tài))做功的功率.

也可用于計(jì)算瞬時(shí)功率，此時(shí)時(shí)間極短，t→0，但在中學(xué)階段較少用到.

3.P=Fv中三個(gè)量的制約關(guān)系

誤區(qū)警示

1.求平均功率時(shí)必需說(shuō)明是哪段時(shí)間或哪一個(gè)過(guò)程的平均功率.可由

或P=F計(jì)算.

2.公式P=Fv僅適用于F與v方向相同的狀況，若F與v方向不同，則用P=Fvcosα來(lái)計(jì)算功率，其中α是F與v的夾角.

例：如圖所示，質(zhì)量為m=2kg的木塊在傾角θ=37°的斜面上由靜止開(kāi)頭下滑，木塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5，已知：sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2，求：

(1)前2s內(nèi)重力做的功.

(2)前2s內(nèi)重力的平均功率.

(3)2s末重力的瞬時(shí)功率.

【審題指導(dǎo)】解答本題應(yīng)留意下列問(wèn)題：

(1)前2s內(nèi)重力方向上物體的位移.

(2)前2s內(nèi)物體的平均速度.

(3)2s末物體的速度.

(4)重力和速度的夾角.

【答案】(1)48J(2)24W(3)48W

規(guī)律總結(jié)：求解功率時(shí)應(yīng)當(dāng)留意的問(wèn)題

1.首先要明確是求哪個(gè)力的功率，是某個(gè)力的功率，還是物體所受合力的功率，汽車的功率是指汽車牽引力的功率，起重機(jī)的功率是指起重機(jī)鋼絲繩拉力的功率.

2.若求瞬時(shí)功率，需明確是哪一時(shí)刻或哪一位置，再確定該時(shí)刻或該位置的速度，應(yīng)用公式P=Fv，假如F、v不同向，則投影到相同方向再計(jì)算.

四、機(jī)動(dòng)車的兩種啟動(dòng)方式

【問(wèn)題導(dǎo)思】

1.如何分析機(jī)車恒定功率啟動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)?

2.機(jī)車以恒定加速度啟動(dòng)時(shí)，功率怎么變化?

3.如何用圖象描述兩種啟動(dòng)過(guò)程?

1.分析機(jī)車以恒定功率啟動(dòng)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程

2.分析機(jī)車以恒定加速度啟動(dòng)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程

汽車先以恒定的加速度啟動(dòng)，達(dá)到額定功率P額后再以恒定功率運(yùn)動(dòng)，因此啟動(dòng)過(guò)程分為兩個(gè)階段：

誤區(qū)警示

1.在P=Fv中由于P為機(jī)車牽引力的功率，所以對(duì)應(yīng)的F是牽引力，并非合力.

例：在水平路面上運(yùn)動(dòng)的汽車的額定功率為100kW，質(zhì)量為10t，設(shè)阻力恒定，且為車重的0.1倍(g取10m/s2).

(1)求汽車在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所能達(dá)到的最大速度.

(2)若汽車以0.5m/s2的加速度從靜止開(kāi)頭做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，這一過(guò)程能維持多長(zhǎng)時(shí)間?

(3)若汽車以額定功率不變從靜止啟動(dòng)后，當(dāng)汽車的加速度為2m/s2時(shí)，速度多大?

【審題指導(dǎo)】解答該題應(yīng)留意以下問(wèn)題：

(1)汽車達(dá)到最大速度時(shí)牽引力等于阻力.

(2)勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)牽引力恒定，且可用牛頓定律求出.

(3)勻加速運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)汽車達(dá)到額定功率.

【答案】(1)10m/s(2)13.4s(3)3.3m/s

規(guī)律總結(jié)：機(jī)車啟動(dòng)問(wèn)題的求法

1.機(jī)車的最大速度vm的求法：機(jī)車達(dá)到勻速前進(jìn)時(shí)速度最大，此時(shí)牽引力F等于阻力Ff，故

五、功率問(wèn)題的實(shí)際應(yīng)用

例：跳繩是一種健身運(yùn)動(dòng)，設(shè)某運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量為50kg，他每分鐘跳180個(gè)，假定在每次跳動(dòng)中，腳與地面的接觸時(shí)間占跳動(dòng)一次所需時(shí)間的2/5，則該運(yùn)動(dòng)員跳繩時(shí)克服重力做功的平均功率是多少?(g取10m/s2)

【答案】75W

規(guī)律總結(jié)：求解本題的關(guān)鍵是求平均功率的時(shí)間應(yīng)是跳動(dòng)一次時(shí)間T，而非上升過(guò)程所用時(shí)間2(t)，即要明確求的是哪段時(shí)間內(nèi)的平均功率.

課后小結(jié)

板書(shū)

第三節(jié)功率

1、功率

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

P=w/t

功率的單位(J/s)或瓦特，符號(hào)是W。1kW=1000W，另外還有一個(gè)應(yīng)當(dāng)淘汰的常用單位：馬力，1馬力=735W。

(1)p=w/t指平均功率。

(2)用這個(gè)公式也可以表示瞬時(shí)功率，當(dāng)△t→0。時(shí)，即表示瞬時(shí)功率。

(3)功率是描述力對(duì)物體做功快慢的物理量。

2、對(duì)額定功率和實(shí)際功率的學(xué)習(xí)

(1)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。

(2)實(shí)際功率：指機(jī)器工作中實(shí)際輸出的功率。

3、功率與速度

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)用換檔的方法減小速度來(lái)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(mén)，增大發(fā)動(dòng)機(jī)功率來(lái)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。

同學(xué)們要注意積累

同學(xué)們?cè)谄匠Ｒ嗳ニ妓鲗W(xué)習(xí)方法是否科學(xué)，是否高效，要逐步改進(jìn)學(xué)習(xí)方法，提高學(xué)習(xí)效率。

近期有高中生家長(zhǎng)向我詢問(wèn)：怎么才能學(xué)好物理呢?自己的孩子學(xué)習(xí)還是挺用功的，在物理上投入了不少精力和時(shí)間，課后做了不少題，可是考試總是考不好。下了不少功夫卻拿不到高分，孩子越考越?jīng)]有自信念了。班里的那些學(xué)霸都很重視學(xué)習(xí)方法，他們的學(xué)習(xí)效率都很高。在同樣的學(xué)習(xí)時(shí)間內(nèi)，他們學(xué)問(wèn)把握的更加堅(jiān)固，做的習(xí)題也多幾道題，隨著時(shí)間的不斷累計(jì)，逐步地就把其他同學(xué)落下了。如何才能像班里的物理學(xué)霸那樣，提高學(xué)習(xí)效率，學(xué)好物理考好物理呢?筆者提幾個(gè)學(xué)習(xí)建議，如下：

(1)平常要多重視物理考點(diǎn)的深化理解，歸納常用物理公式的使用前提條件，不能亂用公式。為什么班里的學(xué)霸們?cè)诳紙?chǎng)上做題很快且很少有失誤，不是什么天分，什么天生聰慧，而是在平常他們把功夫下夠了。比如，簡(jiǎn)單的受力分析分析，如何選定討論對(duì)象?如何建立坐標(biāo)系?

比如，萬(wàn)有引力與向心力的關(guān)系，與重力的關(guān)系，什么時(shí)候等于向心力，什么時(shí)候又等于重力?比如，歐姆定律的內(nèi)容是啥?電流表改裝與該方程的相關(guān)之處是啥?在考試前，假如已經(jīng)把這些問(wèn)題都搞懂了，考點(diǎn)的關(guān)聯(lián)也都想明白了，在考場(chǎng)上遇到了類似甚至是完全一樣的問(wèn)題，解題當(dāng)然如同庖丁解牛一樣?jì)故炝?。所以說(shuō)，考場(chǎng)上學(xué)霸們做題，不僅快，正確率還很高，拿到高分這是必定的啊。

(2)帶著問(wèn)題來(lái)學(xué)習(xí)物理。舉個(gè)例子，聽(tīng)課的時(shí)候，咱們可以在課前略作預(yù)習(xí)，搞明白這節(jié)課主要講解哪個(gè)學(xué)問(wèn)點(diǎn)?這個(gè)學(xué)問(wèn)點(diǎn)可以用來(lái)解決哪類問(wèn)題?做題時(shí)常見(jiàn)的錯(cuò)誤有哪些?這樣，你的聽(tīng)課就要很強(qiáng)的目的性，效率就會(huì)提高許多。當(dāng)然了，課堂筆記還是要記的，不過(guò)不要記得太多，只記要點(diǎn)即可，課后要留意準(zhǔn)時(shí)翻看復(fù)習(xí)。