2. 功率第二课时教案

7.3

功

率

三维教学目标

1、知识与技能

（1）理解功率的定义及额定功率与实际功率的定义；

（2）P=w/t，P=Fv的运用。

2、过程与方法

（1）P=w/t通常指平均功率，t0为瞬时功率；

（2）P=Fv，分析汽车的启动，注意知识的迁移。

3、情感、态度与价值观：感知功率在生活中的实际应用，提高学习物理科学的价值观。

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所表示的物理意义，并能够利用相关公式计算平均功率和瞬时功率。

教学方法：教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。

教学工具：投影仪、投影片、录相资料、CAI课件。

教学过程：

第三节

功

率

(一)新课导入

在学习了功之后，我们来回忆一下这样的问题：力对物体所做的功的求解公式是什么? 功的定义式是：

W＝F·L·cosa。

一台起重机在1 min内把l t重的货物匀速提到预定的高度；另一台起重机在30 s内把1 t货物匀速提到相同的高度。这两台起重机做的功是不是一样呢? 两台起重机对物体做功的大小相同，那么这两台起重机做功有没有区别呢?区别是什么?（区别就在于他们做功的快慢不一样）为了进一步研究力对物体做功的快慢，我们进入这一节课的主题：功

率

（二）进行新课

1、功率：功率是描述力对物体做功快慢的物理量。

还是刚才这两台起重机，它们对物体做功的快慢不同怎样比较它们做功的快慢呢?它们完成这些功所用的时间不同，第一台起重机做功所用时间长，我们说它做功慢；第二台起重机做同样的功，所用的时间短，我们说它做功快。

这样研究的前提条件是什么?它们做的功相同，在做功大小相同的条件下比较所用的时间，时间越短，做功越快。

一台起重机能在1min内把1t的货物提到预定的高度，另一台起重机用30s把0.4t的货物提到预定的高度。两台起重机谁做功更快？你是用什么方法比较它们做功快慢的？

力F1对甲物体做功为W1，所用时间为t1；力F2对乙物体做功为W2，所用时间为t2，在下列条件下，哪个力做功快？

A．W1=W2，t1＞t2

B．W1=W2，t1＜t2

C．W1＞W2，t1=t2

D．W1＜W2，t1=t2

总结：做功快慢的比较有两种方式：一是比较完成相同的功所用的时间；另一是比较在相同的时间内完成的功。

在物理学中，一个力所做的功W跟完成这些功所用时间t的比值w/t，叫做功率。用p表示，则P＝w/t。那么功率的物理意义是什么?

功率是描述力对物体做功快慢的物理量。

上式是功率的定义式，也是功率的量度式，P与w、t间无比例关系，做功的快慢由做功的物体本身决定．根据这一公式求出的是平均功率，同时这个公式变形后给我们提供了一种求功的方法：W＝pt。

根据公式，功率的单位是什么?（

J／s）瓦特，符号是W。

这两种表示方法是等效的，以后我们就用瓦特作为功率的单位，符号是w，除了瓦特这个单位之外，功率还有一些常用单位，例如千瓦(kW)，它和W之间的换算关系是1 kW＝1 000W，另外还有一个应该淘汰的常用单位马力，1马力＝735 W。

功率的这种定义方法叫做什么定义方法?（比值定义法）我们以前学过的哪一个物理量也是用这种方法来进行定义的? （1）这样定义的物理量非常多，例如密度的定义是质量和体积的比值，压强的定义是压力和面积的比值，电阻的定义是电压和电流的比值等。

（2）高中物理中的速度的定义是位移和时间的比值，加速度是速度变化量和时间的比值。

提示：某一个物理量与时间的比值叫做这个物理量的变化率，速度是位移的变化率，加速度是速度的变化率，功率应该叫做功的变化率。

公式p＝w/t是平均功率还是瞬时功率? 回答：（1）p＝w/t指平均功率。（2）用这个公式也可以表示瞬时功率，当△t→0。时，即表示瞬时功率。

2、对额定功率和实际功率的学习

指导学生阅读教材7页“额定功率和实际功率”一段，提出问题，你对“额定功率和实际功率”是怎样理解的通过学生阅读，培养学生的阅读理解能力。

（1）额定功率：指机器正常工作时的最大输出功率，也就是机器铭牌上的标称值。

（2）实际功率：指机器工作中实际输出的功率。

机器不一定都在额定功率下工作。实际功率总是小于或等于额定功率。实际功率如果大于额定功率容易将机器损坏机车起动过程中，发动机的功率指牵引力的功率而不是合外力或阻力的功率。

3、功率与速度

提问1：力、位移、时间都与功率相联系，请同学们用学过的知识推导出功率与速度的关系式；推不出来的同学可以先阅读教材“功率与速度”部分，然后自己再推导。

分析：公式的意义。

（1）P=Fv，即力F的功率等于力F和物体运动速度v的乘积。当F与v不在一条直线上时，则用它们在一条直线上的分量相乘。

（2）公式P=Fv中若v表示在时间t内的平均速度，P表示力F在这段时间t内

的平均功率。

（3）如果时间t取得足够小，公式P=Fv中的v表示某一时刻的瞬时速度时，P表示该时刻的瞬时功率。

问题2：汽车等交通工具在启动和行驶过程中，其牵引力和行驶速度是怎样变化的？请同学们阅读教材相关内容，用自己的话加以解释。

根据公式P=Fv：

（1）当功率P一定时，F与v成反比，即做功的力越大，其速度就越小。当交通工具的功率一定时，要增大牵引力，就要减小速度。所以汽车上坡时，司机用换档的办法减小速度来得到较大的牵引力。

（2）当速度v一定时，P与F成正比，即做功的力越大，它的功率就越大。汽车从平路到上坡时，若要保持速率不变，必须加大油门，增大发动机功率来得到较大的牵引力。

（3）当力F一定时，功率P与速度v成正比，即速度越大，功率越大。起重机吊起同一物体时以不同的速度匀速上升，输出的功率不等，速度越大，起重机输出的功率越大。

板书设计：

第三节

功

率

1、功率

在物理学中，一个力所做的功W跟完成这些功所用时间t的比值w/t，叫做功率。用p表示

P ＝

w / t 功率的单位（

J／s）或

瓦特，符号是W。1 kW＝1 000W，另外还有一个应该淘汰的常用单位：马力，1马力＝735 W。

（1）p＝w/t指平均功率。

（2）用这个公式也可以表示瞬时功率，当△t→0。时，即表示瞬时功率。

（3）功率是描述力对物体做功快慢的物理量。

2、对额定功率和实际功率的学习

（1）额定功率：指机器正常工作时的最大输出功率，也就是机器铭牌上的标称值。

（2）实际功率：指机器工作中实际输出的功率。

3、功率与速度

根据公式P = F v

（1）当功率P一定时，F与v成反比，即做功的力越大，其速度就越小。当交通工具的功率一定时，要增大牵引力，就要减小速度。所以汽车上坡时，司机用换档的办法减小速度来得到较大的牵引力。

（2）当速度v一定时，P与F成正比，即做功的力越大，它的功率就越大。汽车从平路到上坡时，若要保持速率不变，必须加大油门，增大发动机功率来得到较大的牵引力。

（3）当力F一定时，功率P与速度v成正比，即速度越大，功率越大。起重机吊起同一物体时以不同的速度匀速上升，输出的功率不等，速度越大，起重机输出的功率越大。

（四）实例探究

关于功率的计算

例1：质量m=3 kg的物体，在水平力F=6Ｎ的作用下，在光滑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内对物体所做功的平均功率。

（3）在3 s末力F对物体做功的瞬时功率。

解析：物体在水平力F的作用下，在光滑水平面上做初速度为零的匀加速直线运动，根据牛顿第二定律，可求出加速度a=F/m=2 m/s2，则：物体在3 s末的速度v=at=6ｍ/s 物体在3 s内的位移s=at2/2=9 m （1）力F做的功W=Fs=6×9 J=54 J W（2）力F在3 s内的平均功率P==18 W t（3）3 s末力F的瞬时功率P=Fv=6×6 W=36 W

关于机车的启动问题

例2：汽车发动机的额定功率为60kW，汽车质量为5t，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.1倍，g取10ｍ/s2，问：

①汽车保持额定功率从静止起动后能达到的最大速度是多少?

②若汽车保持0.5ｍ/s2的加速度做匀加速运动，这一过程能维持多长时间?

解析：①当牵引力F大小等于阻力f时，汽车的加速度a=０，速度达到最大值vm，据公式Ｐ=Fv，可得出汽车最大速度vm

P额=Fv=fvm

Vm=p/F=P额/f=12m/s ②汽车做匀加速运动所能维持的时间应该从开始到汽车达到额定功率的时候，设汽车做匀加速运动时的牵引力为F牵，阻力为f，据牛顿第二定律，有：F牵=f＋ma=0.1mg＋ma=7500Ｎ

当汽车的功率增大到额定功率时，汽车做匀加速过程结束，设这时汽车的速度为v′m，据功率公式P=Fv 得：

v′m=P额/F=8m/s

设汽车能维持匀加速运动的时间为t0，则：

vm′ =at0

得：t0=vm′ /a=16s