2. 功率教学设计第一课时

功和能

功率应用——汽车启动问题

[教学目标]：

知识与技能：复习理解功率的概念及数学表达式；

运用功率的概念和公式，解释汽车启动问题中的实际问题。

过程与方法：在讨论汽车启动问题过程中，感受建立物理模型的思想方法。

情感态度与价值观：通过对汽车功率的研究，增强应用物理知识解释实际问题的意识。

[教学重难点]：

重点：恒定功率的汽车启动中牵引力与速度的关系。

难点：恒定牵引力启动问题与恒定功率启动的异同。

[教学内容及安排]：

一、复习回顾

1、功率是描述什么的物理量？

2、功率的定义是什么？定义式怎样表示？

3、功率的推广式怎样表示？

4、汽车起动过程中，发动机的功率指的是那个力的功率？

5、什么是额定功率？什么是实际功率？

二、汽车的两种加速问题。

当汽车从静止开始沿水平面加速运动时，有两种不同的加速过程：

（1）恒定功率（一般以额定功率）的加速。由公式P = Fv和ma = F – f知，由于P恒定，随着v的增大，F将减小，a也将减小，汽车做加速度不断减小的加速运动，直到F = f，a = 0，v达到最大值vmPmPm。

Ff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（F为变力）。

1

功和能

例题：质量为m＝2.0×103kg的汽车在一平直公路上行驶，其最大速率可达v＝20m/s。假设该汽车从静止开始就保持额定功率进行加速，则经过t＝15s时间通过s＝200m路程达到最大速率。设汽车在运动过程中所受阻力不变，

试求：（1）汽车的额定功率和所受阻力；（2）如果汽车从静止开始以a＝2m/s2的加速度作匀加速运动，则汽车作匀加速运动过程可以维持多少时间？

（2）恒定牵引力的加速。由公式P = Fv和ma = F – f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，这时匀加速运动结束，其最大速度为vmPmPm

vm，此后汽车只能做恒定功率的变加速运动。Ff这种加速过程发动机做的功只能用W = Fs计算，不能用W = Pt计算（P为变功率）。

例题：汽车在平坦公路上以速度5m/s匀速行驶，汽车质量为1000kg，发动机额定功率为40kW，行驶时汽车受到的阻力为重力的0.2倍，求：

（3）若突然汽车发动机以额定功率开始工作，则汽车行驶的最大速度为多大？

三、小结：

2 （1）此时汽车发动机的牵引力；（2）此时汽车发动机的实际功率；

功和能

[作业] 1、质量m＝5000kg的汽车在水平面上以加速度a＝2m/s2启动，所受阻力大小是f＝1000N，汽车启动后第1s末的瞬时功率为

（A）2kW.

（B）11kW.

（C）20kW.

（D）22kW.

2.质量为m的汽车，额定功率为P0，行驶在平直公路上时受到的阻力设为恒定。当它加速前进时加速度为a时，速度为v，此时牵引力的实际功率为P1，那么它在平直公路上匀速行驶时的最大速度为________。

3.电车的功率是60kW，当它以6m/s的速度前进时，电车的牵引力为________，如果电车受到的阻力为5000N，那么它的速度最大可以达到______m/s。

4.质量是3000kg的汽车，行驶中受到恒定的阻力，阻力大小为车重的0.05倍。汽车以额定功率从静止开始启动，经过一段距离后汽车的速度达到最大值vmax＝10m/s，汽车的额定功率是_______。汽车从静止开始到达最大速度的过程中加速度的大小是_____(选填“不变”、“逐渐增大”或“逐渐减小”)。

5.额定功率为P侧的汽车开上倾角为θ的斜坡，若所受阻力为f阻，则下列说法中正确的是(

)。

(A)汽车增大牵引力时，速度一定要减小

(B)汽车克服重力做的功等于汽车重力势能的增量

(C)若汽车保持额定功率行驶，汽车的最大安全速度为vmaxP额f阻mgsin

(D)若汽车匀速上坡，牵引力做功为零

6.关于汽车的运动，下列说法中正确的是( )。

(A)汽车启动后以额定功率行驶，在速度未达到最大速度以前，加速度是不断增大的

(B)汽车启动后以额定功率行驶，在速度未达到最大速度以前，牵引力是不断减小的

(C)汽车以最大速度行驶后，若要减速，可减小功率行驶

(D)汽车以最大速度行驶后，若再减小牵引力，速度反而减小

7、一辆汽车保持一定的功率以速率v沿倾角为θ的斜面匀速向上行驶，后又保持此功率不变，能沿此斜面以2v速率向下行驶。则汽车受到的阻力是汽车所受支持力的几倍。

3

功和能

教学反思：

功率的概念来源于生产和生活，功率的知识是机械功概念的进一步延伸，在生产和生活实际中应用的例子很多很广，而且功率与力、功率与速度的关系又是联系实际生活和科学实践的纽带，教学中可充分利用这一优势，使抽象的物理概念变得富有实际意义。发展学生应用知识解决实际问题能力，树立正确的价值观。

本节的教学重点是使学生确切地理解功率的概念，会进行功率的计算；会利用功率与力、功率与速度的关系P=F·v分析汽车发动机功率一定时，牵引力和速度的关系；尝试自己设计实验，测量人在某种运动中的功率。例题的教学不仅可以使学生学会应用基本公式进行计算，而且可以增进学生对平均功率和瞬时功率的理解；机动车起动问题的分析过程有利于学生养成分析物理过程的习惯，培养学生的逻辑思维能力，综合运用动力学知识和功率概念分析问题和解决问题的能力，避免简单地套用公式；在建立“功率”概念中，让学生通过学习物理研究方法，体会用比值方法来建立新的物理概念，使学生学会思考问题；通过充分利用书中的插图以及联系生活中实例的教学，引导学生认识物理与社会生活的密切联系，可以让学生感受生活中物理无处不在，无时不在影响我们的生活，从而激发学生学习物理的兴趣；通过学生设计测量人的做功功率的实验，达到学以致用的目的，培养学生运用科学知识解决实际问题能力。

4