2. 功率教学设计和教学实录

第四章

机械能和能源

4.2

功率

棠湖中学

杨旭东

教材分析

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。瞬时功率的概念学生较难理解，这是难点。学生往往认为，在某瞬时物体没有位移就没有做功问题，更谈不上功率了。如果学生没有认识到功率是描述能量转化快慢的物理量，这个难点就不易突破，因此，在前面讲清楚功率的物理意义很有必要，它是理解瞬时功率概念和物理意义的基础

学习者分析：

学生对功的学习知识储备量不足，这一节应再次强调功的计算，这样才能对功率的概念把握

教学设计思路

从生活中的人做功和机械做功快慢的不同引入功率的概念。引导学生自主学习，理解功率的概念，理解额定功率与实际功率，会计算平均功率与瞬时功率。通过对交流讨论，理解公式P=Fv ,并能运用该式解释相关的现象，落实到机车的启动，通过练习，达到能熟练运用的目的。

教学目标

（一）知识与技能

1．理解功率的概念？能运用功率的公式进行相关的计算。

2．理解额定功率和实际功率，理解瞬时功率和平均功率，并能进行计算．

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

1．通过实例体验功率概念的形成过程及功率的实际意义，通过功率的定义过程，体会应用比值方法建立物理概念的方法。

2．学会求解各种不同的功率。

（三）情感态度与价值观

培养学生敢于发表自己观点、善于合作的良好习惯。

教学用具

来源学科网多媒体设备一套：可供放像、 ppt 课件播放等．

教学过程

一．创境设问：

人和起重机向同一艘船上搬运物品，如何比较二者做功的快慢？

呈现目标: 1．理解功率的概念？能运用功率的公式进行相关的计算。

2．理解额定功率和实际功率，理解瞬时功率和平均功率，并能进行计算．

3．理解公式P=Fv的物理意义，能用来解释现象和进行计算。

问题整合: 1、什么是功率？物理意义是什么？

1

2、如何理解额定功率和实际功率？

3、怎样计算瞬时功率和平均功率？

4、机车启动有哪些方式？具体过程如何？

二．互动解疑。xx。k.Com]

(一)对功率的理解（包括额定功率和实际功率）

互动解疑（一）

对功率的理解（达成目标1）

例1.关于功率的概念，以下说法正确的是（

）

A.功率大说明物体做功多

B.功率小说明物体做功少

C.机器做功越多，其功率越大

D.机器做功越快，其功率越大

例2.关于额定功率与实际功率下列说法错误的是（ ）

A.正常条件下可以长时间工作的功率叫额定功率

B.机器在工作时发动机实际输出的功率叫实际功率

C.实际功率可以小于额定功率，但绝不能大于额定功率

D.机器的实际功率可能会暂时超过额定功率，但不能长时间工作

图片：汽车发动机铭牌，增强对额定功率的认识

互动解疑（二）平均功率与瞬时功率的计算（达成目标2）

例3.从空中以40 m／s的初速度平抛一个重为l0 N的物体，物体落地前在空中运动了3s，不计空气阻力，g取10 m／s2，求：

(1)物体落地时重力的功率为多大? (2)3s内重力的平均功率为多大?

例4.如图示,质量为m的小滑块,由静止开始从倾角为θ的光滑斜面上高为h 的A 点滑到斜面的底端B点，求：

（1）滑块由A 点滑到B点的过程中，重力的平均功率；

（2）滑块到达B点时重力的瞬时功率

2

互动解疑（三）

对P=FV的理解及应用（达成目标3）

讨论交流：完成教材63页

结论：1.当速度一定时

，P与F成正比，即做功的力越大，它的功率越大

2当力F一定时，P与v成正比，即速度越大，功率越大。

3.当功率一定时，F与v成反比，即做功的力越大，其速度就越小

机车启动问题

1.恒定功率的加速

由公式P=Fv和F-f=ma知，由于P恒定，随着v的增大，F必将减小，a也必将减小，汽车做加速度不断减小的加速运动，直到F=f，a=0，这时v达到最大值. 可见恒定功率的加速一定不是匀加速。这种加速过程发动机做的功只能用W=Pt计算，不能用W=Fs计算（因为F为变力）。

例5.质量为2t的农用汽车，发动机额定功率为30kW，汽车在水平路面行驶时能达到的最大时速为54km/h。若汽车以额定功率从静止开始加速，当其速度达到v=36km/h时的瞬时加速度是多大？

例6.下列关于汽车运动的论述，不正确的是( ) A.汽车以额定功率启动后做变加速运动，速度、加速度均逐渐增大

B.汽车以额定功率启动后做变加速运动，速度逐渐增大；加速度逐渐减小，加速度为0时，速度最大

C.汽车匀速行驶时最大允许速度受发动机额定功率限制，要提高最大允许速度，必须增大发动机的额定功率

D.汽车在水平路面上以额定功率P行驶，则当牵引力F与阻力f平衡时，汽车的最大速度vm=P/f 例7．按额定功率行驶的汽车，所受地面的阻力保持不变，则[ ] A．汽车加速行驶时，牵引力不变，速度增大

B．汽车可以做匀加速运动

C．汽车加速行驶时，加速度逐渐减小，速度逐渐增大

D．汽车达到最大速度时，所受合力为零

2.恒定牵引力的加速

(1)由公式P=Fv和F-f=ma知，由于F恒定，所以a恒定，汽车做匀加速运动，而随着v的增大，P也将不断增大，直到P达到额定功率Pm，功率不能再增大了。这时匀加速运动结束，，此后汽车要想继续加速就只能做恒定功率的变加速运动了。

(2)可见恒定牵引力的加速时功率一定不恒定。这种加速过程发动机做的功只能用W=Fs计算，不能用W=Pt计算（因为P为变功率）。

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例8.额定功率为80kW的汽车，在水平长直公路上行驶时最大速度可达20m/s,汽车质量为2×103kg 。如果汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度可达2m/s2 。设运动过程中阻力大小不变，试求：

（1）汽车运动时所受阻力f；

（2）汽车匀加速运动过程可持续的时间t′；

（3）汽车启动后，发电机在第三秒末的即时功率P3；

（4）汽车在做匀加速直线运动过程中，发动机所做的功W′．

四,课堂小结: 1．我们讲了功率概念之后，得到了两个公式，定义式P＝W/t和瞬时功率的公式P＝F·v。

2．公式P＝W/t中的t趋近于零时，P即为瞬时功率。不过此公式主要用来计算平均功率。公式P＝Fv中，当v为瞬时速度时，P即为瞬时功率，当v为平均速度时，P即为平均功率。

五.板书设计

一、功率的含义

1.功率的定义：功跟完成这些功所用时间的比值叫做功率

2.功率的公式：P=W（适用求平均功率P）

t3.功率的物理意义：功率是表示做功快慢的物理量

国际单位：瓦（w）

4.功率的单位：

常用单位：千瓦（kw）或焦/秒（J/s）

换算关系：1kw=1000w=1000J/s 5.功率是标量，表示做功过程中能量转化的快慢

二、功率与力、速度的关系 1.功率与力、速度的关系的推导

2.公式：P=Fv （F与位移s或v同方向）

v是平均速度v，P是平均功率P（F为恒力，且F与v同向）

P=Fv

v是瞬时速度，P是瞬时功率

3.推广式：P=Fvcosα （α为力F与瞬时速度v方向间的夹角）

六.教后反思

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本节讲述功率的概念、功率公式的应用．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．

瞬时功率的概念学生较难理解，这是难点．学生往往认为，在某瞬时物体没有位移就没有做功问题，更谈不上功率了．如果学生没有认识到功率是描述能量转化快慢的物理量，这个难点就不易突破，因此，在前面讲清楚功率的物理意义很有必要，它是理解瞬时功率概念和物理意义的基础．

关于发动机的额定功率与汽车的最大速率之间的关系，最好采用课后专题讲座的形式进行，以便通过分析汽车由开动到匀速行驶的物理过程，使学生养成分析物理过程的习惯，避免简单地套用公式．

这里可以增加一节习题课，对前三节也就是第一单元进行复习，总结这几节的规律．

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