6. 能源的开发与利用课件配套优秀教案设计

高中物理教案

《功

率》

成都石室蜀都中学

李永烈

一、教学内容分析

1．内容与地位

本节课的内容涉及到“理解功率，关心生产和生活中常见机械功率的大小及其意义”。要求学生理解功率的概念，会进行功率的计算；会分析汽车发动机功率一定时，牵引力和速度的关系。由于功率在生活、生产中应用很广，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。

本节课的教学立足于培养学生的思维能力，通过学习物理研究方法，微视频的教学手段，将智慧教室，乐学堂以及猿题库等APP有机结合，使学生学会思考问题和解决问题。在建立“功率”概念中，让学生体会用比值方法来建立一个新物理概念。机车起动过程的分析着重培养学生的逻辑思维，引导学生认识物理与社会生活的密切联系，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。

2．教学目标：

（1）通过实例体验功率概念的形成过程及功率的实际意义，理解功率概念。

（2）从功率概念的定义，体会用比值方法建立物理概念的方法。

（3）理解功率与力和速度的关系。会利用功率的两个公式来解释现象和进行计算。

（4）了解平均功率、瞬时功率、额定功率、实际功率区别和联系。

（5）具有敢于发表自己观点，坚持原则，善于合作的良好习惯。

（6）利用现代教学手段，深入践行以学生为主体，先学后教，提高课堂效率的课改。

3．教学重点：教学重点是理解功率的概念；难点是理解功率与力、速度的关系，瞬时功率和平均功率的计算。

4．教学难点：汽车两种启动方式的过程分析以及应用

二、课堂设计

（一）新课引入 （引发学生思考，让学生从身边生活寻找做功事例，并思考机械与人或畜力做功的差异。）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。（分析一些生产事例、工作场面，或展示一些做功快慢不同的图片。有条件的情况下还可通过多媒体手段更生动地展示这些画面和情景，使学生对做功快慢的情形有更为形象和具体的认识，从而为建立正确的“功率”概念打下良好基础。）

参考事例：①挖土机与人，要完成相同的挖土任务，人花的时间要长得多。②建筑工地上要把砖块或水泥等建筑材料搬到楼顶上，起重机和搬运工相比，起重机要比工人快得多。③从水井里提水，使用抽水机比人工要快得多④家住在高楼（如8层），乘电楼比走路要快得多。⑤拖拉机耕地比牛耕地要快得多，等等。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。

说明：通过引导学生分析有关事例，形成初步共识：人们选用机械来做功时，不仅要考虑做功多少，还要考虑机械做功的快慢。如挖掘机做功比人快；大卡车比拖拉机做功快；拖拉机耕地比牛耕地要快；起重吊车比搬运工人做功快；抽水机比辘轳提水快，等等。研究做功的快慢有着重要的实际意义。

通过一个实际问题，具体数据，让学生感性地认识做功的快慢。如在某高楼建筑中需要搬运一批砖头到一高层上，在搬运砖头过程中，起重机和搬运工人的生产记录情况如下表所示：不同的机器或物体做功有快有慢，如何来衡量做功的快慢呢？请同学们思考并提出解决方案。（引导学生思考：如何比较物体做功快慢？讨论中注意培养学生的发散思维能力和批判思维能力）

说明：功率这个概念初中就有较深入的认知和理解，个人认为学生可以较快理解其含义。教学中注意引导学生类比如“速度”、“加速度”概念的定义方法，体会比值法定义功率概

念。

（二）新课教学

观看乐学堂视频，完成相关导学案内容，利用智慧教室随机抽样点评

一、功率的含义

1．功率的含义

W(1)定义：力对物体所做的功W与做功所用时间t的比值，即P＝. t(2)单位：在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，用W表示．

(3)标矢性：功率是标量．

(4)物理意义：表示做功快慢的物理量．

2．额定功率与实际功率

(1)额定功率：发动机长时间正常工作时允许的功率．

(2)实际功率：发动机实际工作时的输出功率．

(3)为了保证机械的安全，工作时尽量使P实≤P额．

深度思考

功率大，做功一定多吗？

答案

不一定．功率与做功多少没有必然联系，功率大，做功不一定多，但做功一定快．

例1

关于功率，下列说法中正确的是(

) A．做功的时间越长，功率一定越小

B．做功越多，功率一定越大

C．功率是表示力做功快慢的物理量

D．额定功率大的机车发动机工作时实际功率一定大

答案

C

二、功率、力和速度之间的关系

找学生讲解微视频学习中对学案中涉及的问题的理解：（老师点评和适当的补充）

1．功率与速度的关系

(1)F与v同向时，P＝Fv. (2)F与v的夹角为α时，P＝Fvcos α. 2．P、F、v三量的制约关系

(1)P一定时，F与v成反比，如汽车上坡时减小速度来增大牵引力．

(2)v一定时，F与P成正比，如汽车速度不变时，加大油门可以增大牵引力．

(3)F一定时，P与v成正比，如汽车匀加速行驶时，速度增大，功率也增大．

3．平均功率和瞬时功率的计算

W(1)平均功率：时间t内功率的平均值，计算公式：P＝和

P＝Fv. t(2)瞬时功率：某一时刻功率的瞬时值，能精确地描述做功的快慢，计算公式：P＝Fv，其中v为瞬时速度；当F与v夹角为α时，P＝Fvcos α. 提示学生进行深度思考

(1)关于P＝Fv的理解，甲同学说P与v一定成正比，乙同学说F与v一定成反比，他们的说法对吗？

(2)如图1，质量为m的物体沿倾角为θ的斜面下滑，滑至底端时速度大小为v，此时重力的功率等于mg·v吗？

图1 答案

(1)都不对．当F一定时，P与v成正比；当P一定时，F与v成反比．

(2)不等于mg·v，应用公式P＝Fv时必须是F与v方向相同．物体滑至斜面底端时重力的功率为P＝mg·vsin θ.

（随机展示学生的平板答案，抽学生点评）

例2

质量m＝3 kg的物体，在水平力F＝6 N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内对物体所做功的平均功率；

(2)在3 s末力F对物体做功的瞬时功率．

答案

(1)18 W

(2)36 W

课堂讲练猿题库相关预习题（结合教师端的正确率进行重点点评）

4月25日作业(1).pdf

老师总结：

W1．公式P＝t及P＝Fv的比较：

W(1)P＝t是定义式，适用于任何情况下功率的计算，一般用于求解某段时间内的平均功率．

(2)P＝Fv通常用来计算某一时刻或某一位置时的瞬时功率，v是瞬时速度；若代入某段时间内的平均速度，则计算的是该段时间内的平均功率．

2．求解功率时应该注意的问题：

(1)要明确所求功率是某物体各力的功率，还是合力的功率．如汽车发动机的功率是指汽车牵引力的功率，起重机的功率是指起重机钢丝绳拉力的功率．

(2)要明确所求功率是平均功率还是瞬时功率．

W①若求平均功率，还需明确是哪段时间内的平均功率，应用公式P＝t或P＝Fv进行求解．

②若求瞬时功率，需明确对应状态的速度v，应用公式P＝Fv求解．如果F、v不同向，则将它们先投影到同一方向上再进行计算．

随机展示学生的针对训练，进行点评

一台起重机将静止在地面上质量m＝1×103 kg 的货物匀加速竖直吊起，在2 s末货物的速度v＝4 m/s.(取g＝10 m/s2，不计额外功)求：

(1)起重机在这2 s内的平均功率；

(2)起重机在2 s 末的瞬时功率．

答案

(1)2.4×104 W

(2)4.8×104 W 指导观看乐学堂视频，完成相关导学案内容，利用智慧教室随机抽样点评

三、机车启动的两种方式

1．恒定功率启动

(1)过程分析

F－F阻Pv↑⇒F＝v↓⇒a＝↓⇒a＝0，速度最大且匀速．

m(2)v-t图像如图2所示

图2 2．恒定加速度启动

(1)过程分析

F－F阻a＝不变⇒F不变mP＝Fv↑直到P额＝Fv1

P额F－F阻⇒P额一定，v↑⇒F＝v↓，a＝↓⇒a＝0，速度最大且匀速．

m(2)v-t图像如图3所示．

图3 3．机车启动过程的分析步骤

(1)分析物理过程，明确是哪种启动方式．

(2)抓住两个基本公式：①功率公式P＝Fv；②牛顿第二定律，即F－F阻＝ma. 深度思考

(1)用公式P＝Fv研究汽车启动问题时，力F是指什么力？

(2)汽车爬坡时，常常换用低速挡，为什么？

答案

(1)公式P＝Fv中的力F是指发动机的牵引力．

(2)由P＝Fv可知，发动机的额定功率是一定的，换用低速挡的目的是减小速度，从而增大牵引力．

老师利用智慧教室手段随机选择学生答案进行点评

例3

在水平路面上运动的汽车的额定功率为100 kW，质量为10 t，设阻力恒定，且为车重的0.1倍，求：(g取10 m/s2) (1)汽车在运动过程中所能达到的最大速度；

(2)若汽车以0.5 m/s2的加速度从静止开始做匀加速直线运动，这一过程能维持多长时间？

(3)若汽车以不变的额定功率从静止启动后，当汽车的加速度为2 m/s2时，速度多大？

答案

(1)10 m/s

(2)13.3 s

(3)3.3 m/s 解析

(1)当汽车速度最大时，a1＝0，F1＝f，P＝P额，故

P额100×103vmax＝＝

m/s＝10 m/s f0.1×10×103×10(2)汽车从静止开始做匀加速直线运动的过程中，a2不变，v变大，P也变大，当P＝P额时，此过程结束．

F2＝f＋ma2＝(0.1×104×10＋104×0.5) N＝1.5×104 N 20P额v231020v2＝＝

m/s，则t＝＝

s≈13．3 s 4

m/s＝F21.5×103a20.55(3)F3＝f＋ma3＝(0.1×104×10＋104×2) N＝3×104 N P额105v3＝＝

m/s≈3.3 m/s F33×104

用公式P＝Fv处理机车启动问题时应注意：

(1)公式P＝Fv中的F指的是机车的牵引力，而不是合外力．

(2)只有机车匀速运动时，牵引力F才等于它受到的阻力f大小．

(3)机车以恒定加速度启动时，匀加速结束时的速度并没有达到最终匀速运动的速度vm. 注：教学设计及课件相关资源来源于乐学堂，猿题库及创新设计和智慧教室相关内容。