2. 功率教学设计(第二课时)

《功率》教学设计

【教材分析】

本节主要学习功率的概念，功率公式的应用。《高中课程标准》中对本节的教学要求为二类，因此本节课的内容是本章的重点和难点。《功率》是一节典型的概念课，是从新的角度对功进行深入探讨和衡量，深化对功的概念的理解。由于功率在生活、生产中应用很广，所以这节课是架起理论与实际联系的桥梁，使抽象知识具体化。功率的概念、功率的物理意义是本节的重点内容，如果学生能懂得做功快慢表示的是能量转化的快慢，自然能感悟出功率实际上是描述能量转化快慢的物理量。要使学生确切地理解公式P=Fv的意义，要通过例题的教学，使学生会应用基本公式进行计算，对平均功率和瞬时功率有所理解。

【学情分析】

高一学生具备一定的思维能力和自主学习能力，所以本节课我将立足引导学生学习为主，这不仅体现了我的教学理念，而且能让学生更多地体会自主学习并获得知识的乐趣，激发学习热情。考虑到学生已经在初中初步接触过功率这个概念，我的教学就更应该考虑高中学生实际，既要让学生确切感知并理解功率这个概念的生成过程，又要兼顾初高中衔接，把握好难度，不做无用功。

【教学目标】

（一）知识与技能

1、理解功率的概念，能运用功率的公式P=W/t进行计算。

2、知道生活和生产中一些常见机械功率的大小。

3、理解公式P=Fv的物理意义，能用来解释现象和进行计算。

（二）过程与方法

通过讨论，体会物理学研究问题的方法，了解功率的物理意义。

（三）情感、态度与价值观

感知功率在生活中的实际作用，提高学习物理的兴趣和意识。

【教学重点】

理解功率的概念，并灵活应用功率的计算公式计算平均功率和瞬时功率。

【教学难点】

正确区分平均功率和瞬时功率的物理意义，并能够利用相关公式计算平均功率和瞬时功率。

【教学过程】

【新课导入】

教师播放视频“学生慢走上楼和跑步上楼”提问：走上去和跑上去，两次上楼克服重力做功相同吗？有什么不同？

学生观察思考：感受做功快慢不同

教师追问：如果上楼高度不同，用时也不同，如何比较做功快慢？

学生进一步思考，回答比如：计算单位时间内的做功多少等

（设计意图：从校园里很常见的学习生活场景入手，引发学生对做功快慢差异的思考，真正体现实效性。）

【新课教学】

一、功率的含义

教师指出：功是能量转化的量度，人们十分关注做功的多少。然而不同的机械或人，其做功的快慢是不同的。因此关注做功的快慢也非常重要，初中我们已经学过一个物理量来描述做功快慢，大家还记得是什么吗？

学生回忆：功率

教师组织学生自主学习课本“功率的含义”相关部分，完成以下问题：

1、功率的物理意义

2、如何定义功率

3、功率的定义式

4、功率的单位

5、功率的标矢性

学生自主学习并回答

（设计意图：基于学生在初中已经初步学习过功率这个概念，以及高一学生已有的学习基础和能力，这个环节设计为在教师提供的提纲下自主学习，既高效又充分体现学生的主体作用。）

教师追问：在定义功率的过程中，我们用已知物理量的比值定义新的物理量，这叫做比值定义法，是建立物理概念常用的方法。使用该方法能够进一步揭示和表述被探究对象的某些物理性质及变化规律，我们还研究过哪些物理量是用这种方法来定义的。

学生思考回答：速度、加速度等

（设计意图：类比速度和加速度的概念形成过程，让学生更好对高中物理的概念理解有结构化的认识）

教师展示一系列具体事例的图片，指出：既然功率反映了做功或能量转化的快慢，那么咱们来看看生产、生活中的具体事例，你知道他们的功率大小吗？

学生猜测回答，教师揭晓答案，并追问：图一告诉我们，人长时间运动的功率为70w，那么这个数据是怎么测量出来的呢？我们也来算一算开始那位爬楼梯的同学上楼的功率。

（设计意图：列举生产、生活中发生的事例，使学生体会功率与生活、生产息息相关，无处不在，研究功率具有重要的现实意义，并引导学生注意观察身边物理现象，体会到物理知识就在我们身边，感悟物理规律研究的价值，激起学生的求知欲。) 教师给出例题：某同学爬楼梯，从一楼到二楼用时5s，从二楼到三楼用时7s，在三楼停留了9s，然后花3s冲上四楼。试估测该同学上楼梯过程中克服重力做功的功率。

学生计算

（设计意图：继续挖掘引入环节上楼梯的视频，让学生参与计算，既变定性感知为定量认识，又让学生在生动的情境中初步熟悉物理概念的应用，同时也为后续环节埋下伏笔）

二、额定功率与实际功率

教师追问：这位同学能保持从3楼冲4楼的功率一直冲上20楼吗？为什么？

学生讨论并回答

教师总结学生回答，展示教材中额定功率和实际功率的定义，并展示汽车发动机上的标称值。

三、功率、力和速度之间的关系

1、推导表示式P=Fvcosa 教师：经过刚才的学习，同学们已经会根据功率的定义进行简单的计算了，其实咱们在初三电学中学过的电功率公式P=UI也是由功率的定义式推导出来的。那么今天咱们能不能从机械使用出发，找出在力学范畴更有针对性的功率与力学物理量的关系式呢？让我们来构建一个很简单的力学模型。

教师给出运动情景：一个物体在水平恒力F的作用下，以速度v匀速直线运动了一段时间t，试求这段时间t内恒力F做功的功率。

学生根据已有知识进行推导

（设计意图：让学生根据所学知识和功率定义式进行推演，培养良好的科学思维能力和思维习惯。）

2、应用公式

例1：质量ｍ＝3 kg的物体，在水平力F＝6 Ｎ的作用下，在光滑的水平面上从静止开始运动，运动时间ｔ＝3 s，求：

（1）力F在ｔ＝3 s内对物体所做的功. （2）力F在ｔ＝3 s内对物体所做功的功率.

（3）在3 s末力F对物体做功的功率. 变式训练：如图所示，位于水平面上的物体A，在斜向上的恒定拉力作用下，正以v＝2m/s的速度向右做匀速直线运动。已知F的大小为100N，方向与竖直方向的夹角为53°，求：拉力F对物体做功的功率是多大？

例2：质量为1kg的小球，在高为0.8m处，以3m/s的速度水平抛出

，球下落过程中重力做功的平均功率和落地时重力的功率各为多大？

（设计意图：这三道习题的选择充分考虑了梯度的问题，让学生从F与v同向的情况入手，接着解决F与v有一定夹角的问题，然后从直线运动过渡到曲线运动，层层递进，帮助学生更好理解和掌握公式的应用。）

教师组织讨论交流：通过***家谈一谈在应用P=W/t和P=Fvcosa这两个公式时有何区别？带领学生体会：由v=s/t求出的是物体在时间ｔ内的平均速度，代入公式P=Fv求出的功率是F在时间ｔ内的平均功率；如果ｔ取得足够小，则v表示瞬时速度，此时由Ｐ＝Fv求得的功率就是F在该时刻的瞬时功率。即当v为平均速度时，求得的功率就是平均功率，v为瞬时速度时，求得的功率就是瞬时功率。

（设计意图：学生分析可能会出现片面和不完整回答，教师要参加到学生的讨论分析中，帮助、启发和引导学生形成正确的认识。）

3、实例分析功率P与力F、速度v的关系

实例分析1：教师播放SUV爬坡的视频，学生观察。

交流讨论：汽车以额定功率在平直公路行驶时，若前方遇到了一段较陡的上坡路段，汽车司机要做好什么调整，才能确保汽车驶到坡顶？为什么？

预测学生的回答可能有：

（1）加大油门，汽车可顺利行驶到达坡顶。

（2）汽车要换档，才能顺利行驶到达坡顶。

（3）……

师生共同分析：

（1）根据P=Fv知，汽车以额定功率行驶，因遇上坡路段，汽车所需的牵引力增大了，若要

保持行驶速度不变，这是不可能的；加大油门，只会增加发动机的输出功率(超过额定功率)，发动机将因超负荷而过热损坏。

（2）这是一种正确的操作方式，当司机将发动机的速度档位调低后，速度减小了，牵引力加大了，只要牵引力足够，汽车便可顺利上坡。

教师追问：在发动机功率一定时，通过减速提高牵引力或通过减小牵引力来提高速度，效果都是有限的。所以，当我们既要提速、又想增大牵引力时，应该怎么办？

在学生尝试回答后，教师给出汽车排量的介绍。

（设计意图：用汽车爬坡问题做载体，帮助学生更好理解和运用P和F、v三者之间关系式。然后继续追问既要提速又想增大牵引力的方法，巧妙地联系了生活中汽车排量的问题，学以致用。）

教师继续引导学生开拓思维，给出世界单机功率最大电力机车的视频新闻。

（设计意图：电力机车的这段视频，不但可以呼应教材以及前面教学过程中不同机械功率不同的问题，还可以潜移默化进行爱国主义情怀教育。）

实例分析2：变速自行车

教师展示课前录制的变速自行车变速时的齿轮运转特写视频，以及川藏线上变速自行车爬坡的视频，引发学生课下进一步对公式P=Fv在变速自行车中的应用的思考。

（设计意图：变速自行车这个模型虽然出现在教材中，但其工作原理因为涉及杠杆、轮轴等问题，要想真正在课堂内完全解释清楚并不容易。因此本节课把变速自行车放在汽车爬坡的学习之后，抛出问题，引发学生参照汽车爬坡问题，课下继续对变速自行车展开学习。这样做既能最大程度保证本节课的完整度和容量，也能引发学生学习物理、探索问题的激情。）

【本课小结】

学生总结+教师补充

【教学反思】

1．这节课对

“功率”的概念的教学由浅入深，从功率的初步概念到公式的推导讨论，再到公式

应用分析，教学结构科学、合理，符合学生的认知水平和知识水平。

2．打破了常规概念教学的死板，用类比法得出功率的概念和基本公式，又从学生的练习中推导出另一公式，再从例题练习中理解瞬时功率、平均功率的不同，使学生处于主动积极的思维状态，从教学设计到教学实践都体现了

“学为主体、教为主导”的教育理念。

3．能理论联系实际，把功率直接应用到生产、生活中解析一些现象和解决实际问题，能激发学生的浓厚的学习兴趣和活跃课堂气氛；并让学生在课后探究变速自行车的问题，引导有学习兴趣的学生进一步自主探究，符合新课程的要求。