2024-2025學年高中物理第一章功和功率第3節(jié)功率教案1魯科版必修2

PAGE9-第3節(jié)功率學問和技能1．知道功率的物理意義、定義式、單位。2．理解功率的導出式P=F·v的物理意義，并駕馭其用法，會利用功率的兩個公式來說明現(xiàn)象和進行計算。3．理解平均功率和瞬時功率，了解平均功率、瞬時功率、額定功率、實際功率的區(qū)分與聯(lián)系。過程和方法1．通過實例體驗功率概念的形成過程及功率的實際意義，通過功率的定義過程，體會應用比值方法建立物理概念的方法。2．學會求解各種不同的功率。3．運用功率的不同表達式分析和解決動力機械的運動問題。情感看法與價值觀1．使學生養(yǎng)成詳細問題詳細分析和嚴密思維的習慣。2．提高學生理論聯(lián)系實際、解決實際問題的實力。3．培育學生敢于發(fā)表自己觀點、擅長合作的良好習慣?！窘虒W重點】1．理解功率的概念。2．知道功率的種類及其計算?！窘虒W難點】1．功率的表達式P=F·v的物理意義和運用。2．瞬時功率和平均功率的計算?！窘虒W時數(shù)】1課時【教學器材】投影儀、投影片、錄象資料、CAI課件等【教學過程】新課導入老師：人們在生產、生活和工作中運用了大量的機械來做功，這與人力干脆做功或畜力做功，在完勝利的快慢方面有何不同？請舉例說明。（引發(fā)學生思索，讓學生從身邊生活找尋做功快慢的事例，并思索機械與人或畜力做功快慢的差異。）預料學生所舉事例可能有：1、人上高樓（如8層樓）時，乘電梯比走路要快得多；2、拖拉機耕地比牛耕地要快得多；3、挖土機與人，要完成相同的挖土任務，人花的時間要長得多；4、從水井里提水，運用抽水機比人工要快得多；5、……（列舉生產、生活中發(fā)生的事例，使學生體會功率與生活、生產休戚相關，無處不在，探討功率具有重要的現(xiàn)實意義，并引導學生留意視察身邊物理現(xiàn)象，體會到物理學問就在我們身邊，感悟物理規(guī)律探討的價值，激起學生的求知欲。）功是能量轉化的量度，人們非常關注做功的多少。然而不同的機械或人，其做功的快慢是不同的。（分析一些生產事例、工作場面，或展示一些做功快慢不同的圖片。有條件的狀況下還可通過多媒體手段更生動地展示這些畫面和情景，使學生對做功快慢的情形有更為形象和詳細的相識，從而為建立正確的“功率”概念打下良好基礎。）老師：在建筑工地上分別采納以下三種方式，把1t的貨物從地面運到三樓，方式一：搬運工分批搬運，需時間3h方式二：用一臺起重機提升，需時1min方式三：用另一臺起重機提升，需時30s上述三種狀況下，把貨物由地面運到三樓時，請思索以下問題：1、用不同的方式，對貨物所做的功是否相同？2、所用時間不同，三種方式中做功的快慢是否相同？結論：對重物所做的功相同，但所用時間不同，說明做功快慢不同。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。探討做功的快慢有著重要的實際意義。通過實際問題讓學生感性地相識做功的快慢。老師：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？請同學們思索并提出解決方案。（引導學生思索：如何比較物體做功快慢？探討中留意培育學生的發(fā)散思維實力和批判思維實力。）預料學生可能有以下相識：1、選擇相同時間，比較做功多少，做功多的，做功就快；2、選擇做相同的功，比較做功的時間長短，時間長的，做功就慢；3、類比“速度”的定義方法，用做功和完成這些功所花的時間的比值來定義“功率”；4、……說明：對學生提出的各種方案可能有問題或不完整，老師應激勵學生在溝通中補充完善自己的相識。教學中留意引導學生類比如“速度”、“加速度”概念的定義方法，體會比值法定義功率概念。新課推動一、功率的含義1．定義：功W與完成這些功所用時間t的比值叫做功率。（板書）2．定義式：P=W/t（板書）3．物理意義：表示物體做功快慢的物理量。（板書）4．單位：（板書）老師請一位同學正確地說出定義式中各個字母所表示的物理量及其單位。國際單位：瓦特（w），常用單位：千瓦（kw）或焦耳/秒（J/s）（板書）W→功→單位：焦耳（J）ｔ→做功所用時間→單位：秒(s)換算關系：１kw=1000w１w=１J/s（板書）說明：用已知物理量的比值定義新的物理量，是建立物理概念常用的方法。運用該方法能夠進一步揭示和表述被探究對象的某些物理性質及改變規(guī)律，像我們已經探討過的速度、加速度等物理量就是用這種方法來定義的。5.功率是標量，功率表示做功過程中能量轉化的快慢。（板書）6.探討與溝通：小試驗：把一段粉筆放在書的封面上，打開書的封面形成一個斜面，并使粉筆起先下滑。請同學細致分析一下，在下滑的過程中粉筆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，狀況會有什么改變？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，應留意粉筆起先下滑處的高度應相同。探討功率時須指明哪個力的功率。（2）試驗的分析探討，要留意所分析的是某個力的平均功率。留意引導學生進行受力分析、做功分析，可利用功率的定義式，在理論上進行推演，使思維更加嚴密。7.一些常見機械做功功率（1）汽車發(fā)動機5×104W～15×104W

（2）摩托車約2×103W

（3）噴氣客機約2×108W

（4）人心臟跳動的功率1.5W左右（5）火箭的發(fā)動機約1×1013W

（6）萬噸巨輪106W以上（7）藍鯨游動的功率可達350kW（8）人的平均功率約1×102W（9）優(yōu)秀運動員短時間內的功率可達1000W

二、功率P與力F、速度v的關系（板書）1.功率與力、速度的關系推導（板書）老師：一部汽車載重時和空車時，在馬路上以相同的速度行駛，試探討這兩種狀況下汽車的輸出功率是否相同？為什么？預料學生的回答可能有：（1）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，載重車的牽引力做功較多，所以載重汽車的輸出功率較大；（2）載重汽車行駛得比空車慢，因此功率較小；（3）載重汽車比空車費勁，因此載重車的輸出功率較空車時要大些；（4）……說明：上述分析探討的目的是啟發(fā)學生思索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，老師要參與到學生的探討分析中，幫助、啟發(fā)和引導學生形成正確的相識。得出正確的答案(1)。接著，老師引導學生思索，如何計算牽引力的功率。（讓學生依據(jù)所學學問和功率定義式進行推演，培育良好的科學思維實力和思維習慣）老師：某汽車在平直馬路上做勻速直線運動，已知其牽引力大小為F，運行速度為v，試求此時汽車牽引力F的功率為多少？（留意引發(fā)學生思索解決問題的思路，應用功和功率的定義式進行分析和推導。）2.公式：P=Fv（F與位移s或v同方向）（板書）即力F的功率等于力F和物體運動速度v的乘積.。留意F是速度v方向上的作用力。分析探討：由v=s/t求出的是物體在時間ｔ內的平均速度，代入公式P=Fv求出的功率是F在時間ｔ內的平均功率；假如ｔ取得足夠小，則v表示瞬時速度，此時由Ｐ＝Fv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?？偨Y：v是平均速度，P是平均功率（F為恒力，且F與同向）（板書）P=Fvv是瞬時速度，P是瞬時功率（板書）說明：假如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。老師：汽車以額定功率在平直馬路行駛時，若前方遇到了一段較陡的上坡路段，汽車司機要做好什么調整，才能確保汽車駛到坡頂？為什么？預料學生的回答可能有：（1）加大油門，汽車可順當行駛到達坡頂。（2）汽車要換檔，才能順當行駛到達坡頂。（3）……師生共同分析：（1）依據(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，這是不行能的；加大油門，只會增加發(fā)動機的輸出功率（超過額定功率），發(fā)動機將因超負荷而過熱損壞。（2）這是一種正確的操作方式，當司機將發(fā)動機的速度檔位調低后，速度減小了，牽引力加大了，只要牽引力足夠，汽車便可順當上坡。老師依據(jù)課堂須要還可以提出一些問題讓學生進一步探討，如：（1）汽車上坡的時候，司機常用換擋的方法來減小速度，為什么？（汽車上坡的時候，司機常用換擋的方法來減小速度，來得到較大的牽引力。）（2）汽車上坡時，要保持速度不變，應如何做？（汽車上坡時，要保持速度不變，就必需加大油門，增大輸出功率來得到較大的牽引力。）（3）起重機在豎直方向勻速吊起某一重物時，為什么發(fā)動機的輸出功率越大，起吊速度就越大？（起重機在豎直方向勻速吊起某一重物時，由于牽引力與重物的重力相等，即牽引力保持不變，發(fā)動機輸出的功率越大，起吊的速度就越大。）思索：汽車等交通工具，如何才能獲得更大的行駛速度？老師：由P=W/t求出的是瞬時功率還是平均功率?學生小組探討后得出：由公式P=W/t求出的功率，反映了該力在t時間內做功的平均快慢，故由公式P=W/t求出的功率是平均功率。老師：人力干脆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？（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。）老師：奧運長跑運動員能否用100m短跑的速度來完成5000m的賽跑路程呢？為什么？（奧運競賽是一種挑戰(zhàn)運動局限的競賽，人與機器一樣，不能長時間超負荷運動，短跑運動員在100m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5000m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。）說明：讓學生通過思索自己身邊所熟識的問題，相識額定功率和實際功率的概念以及概念的意義。老師：你對“額定功率和實際功率以及平均功率和瞬時功率”是怎樣理解的？①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肯定的，機器不肯定都在額定功率下工作。②實際功率：機械在運行過程中實際輸出的功率是實際功率。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，否則簡單將機械損壞。機車啟動過程中，發(fā)動機的功率指牽引力的功率而不是合外力或阻力的功率。③平均功率：物體在一段時間內做功功率的平均值叫平均功率。通常用定義式P=W/t描述，只有當物體勻速運動時，才等于瞬時功率。④瞬時功率：物體在某一時刻的功率叫做瞬時功率。通常用P=Fv表示，必需留意F、v與P的同時性。許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，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？并與同學進行溝通。老師：（課件展示）（1）當牽引力F肯定時，功率P和速度v之間有什么關系？（2）當速度v肯定時，牽引力F和功率P之間關系如何？（3）當輸出功率P肯定時，牽引力F和速度v之間有什么關系？依據(jù)公式P=Fv可知，物體的運動速度v與牽引力F成反比，假如汽車須要較大的牽引力，就必需減小運動速度。課件展示下列關系：F肯定時，P∝v（板書）據(jù)P=Fv可得v肯定時，P∝F（板書）P肯定時，F(xiàn)∝（板書）3.推廣式：P=Fvcosα（α為力F與瞬時速度v方向間的夾角）說明：（1）當F為合外力時，P為合外力做功的功率；當F為某一外力時，P為該力做功的功率；（2）在汽車等交通工具一類問題中，式中P為發(fā)動機的實際功率，F(xiàn)為發(fā)動機的牽引力，v為汽車的瞬時速度。4．學生進行測功率活動。老師：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。（激勵主動思索、設計可行方案，動腦動手，體驗科學探究試驗方法和感受試驗成果的喜悅。）預料學生的試驗方案可能有：（讓學生結合自己的狀況來進行設計試驗）方案1：學生快速跑上樓，來測量做功的最大功率；方案2：估算學生自己平常上樓或爬山過程的功率；方案3：設計沿某一竹桿或樹桿上爬肯定的高度，來測量做功功率；方案4：利用跳繩運動，來測量做功功率；方案5：測算自己舉起杠鈴時的最大功率（須要同學的幫忙）；方案5：……說明：（1）有關試驗方案、原理、器材、數(shù)據(jù)的測定及同學協(xié)作等，都應放手讓學生自行探討、分工，這樣才能培育學生的試驗實力，供應學生合作溝通的機會。（2）方案選定后，要留意引導學生如何求功和功率，須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。（3）依據(jù)學生設計的方案，組織學生進行試驗。試驗結果可讓學生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。（4）通過親身的試驗活動，達到內化學問，提升實力，培育學生應用物理學問解決實際問題實力，同時也在試驗過程中培育學生嚴謹?shù)目茖W看法。（在應用物理規(guī)律時，不僅要做鞏固性練習，而且要結合實際問題情景，讓學生在實施的過程中體驗如何應用物理學問解決問題，特殊是方案設計的探討有助于促進學生各方面的發(fā)展，提高學生學習的愛好，建議課后支配學生測功率。）【案例評析】本節(jié)課教學設計不僅留意學生新學問的形成過程，讓學生在學習學問的同時體會如何進行科學的思維，使學生養(yǎng)成詳細問題詳細分析和嚴密思維的習