2. 功率教案和学案内容

中学物理《功率》教学设计

教学内容

设计者学校

大理二中

设计者姓名

罗福松

教学时数

一个课时

选用教材

普通高中物理课程标准实验教科书物理必修2 本节课的“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”是《普通高中物理课程标准》教学设计共同必修模块“必修2”中对于功率一节的内容标准要求.旨在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；尝试自己设计实验，理念

测量机械在工作中的功率.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，指导多举实例，使抽象的物理概念变得容易接受.发展学生应用知识解决实际问题的能力，树立正确的价值观. 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需求分析

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学习者分描述能量转化快慢的物理量，这个难点就不易突破，因此，在前面讲清楚功上节课已经学过了《功》这节课，知道了做功的条件，功的计算公式，以及正功和析

功率

学情分析

学习任务分析

本节课的教学内容

负功的意义。本节课可以先复习上节课的内容，以便于本节课的学习。

1．理解功率的概念：

(1)知道功率是表示做功快慢的物理量。

(2)知道功率的定义和定义式P＝W/t；知道在国际单位制中，功率的单位是瓦特(W)。

(3)知道公式P＝Fv的物理意义。

2．掌握功率的计算：

(1)能够用公式P＝W/t解答有关的问题。

(2)能够用公式P＝Fv解答有关的问题。

本节课的教1．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学重点、难点

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。

2．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。

知识

教学目标与技能

阐明

过程

与方法

情感态度

和价值观

1.理解功率的概念. 2.知道功率的定义和定义式P=WW，能够用公式P=解答有关的问题. tt3.知道公式P=Fv的物理意义，能够用公式P=Fv解答有关的问题. 4.区别理解额定功率、实际功率和最大功率.

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. （1）

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.

1.通过功率概念建立的探究过程，培养学生敢于发表自己观点，坚持原则，善于合作的良好习惯. 2.通过对生活中机械的实际功率、额定功率的观察和测量，培养学生学以致用的思想.

教学策略制定

教学方法

教学媒体

讲授法、讨论法、探究法等

演示实验、模拟实验、课件、录像等

教学过程设计

教学过程

导入新课

多媒体导入

用多媒体分别演示两幅画面，并进行对比. 画面一：一台起重机在60S内把1000Kg重的货物匀速提到预定的高度. 画面二：另一台起重机在30S内把1000Kg货物体匀速提到相同的高度.

教师指导学生观察刚才画面上展示的两个过程中，起重机都对物体做了功，且做的功是相同的，但是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.通过上述例子，我们知道力对物体做功有快慢之分，今天我们就来学习表示物体做功快慢的物理量——功率.

情景导入

教师指导学生回忆日常生活中人们劳动时的情景，并分组让学生举例，讨论分析人和机械做功有什么区别，教师归纳. 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9层），乘电梯比走路要快得多. 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，研究功率具有重要的现实意义.引出本节课的学习内容——功率.

推进新课

1.功率

首先以提问方式复习上一节所学习的主要内容，重点是功的概念和功的物理意义.然后提出力对物体做功的实际问题中，不但存在着做功多少的问题，还有做功快慢的区别.做功多少的计算我们上节课已经讨论了功的计算公式，引导学生思考：物理学中又是如何来描述做功快慢的呢？物理学中为了描述力对物体做功的快慢，引入了“功率”这一物理量，本节课我们就来研究这个问题.

情境设置1：现有甲、乙两人摘棉花，甲6天摘了500 kg，乙8天摘了600 kg，你打算怎样比较谁摘得快,并说出你的方法.

情境设置2：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

学生能够想到利用工作量与时间的比值来衡量甲、乙两人的工作快慢.用比值来反映快慢，比值大的快，比值小的慢.

在以上基础上，继续创设情境，引出“功率”的概念.

对于功率的概念，初中已经作了初步的学习，因此学生在理解上较为容易.教师直接创设情景主要是让学生感受“功率”这一概念提出的必要性.

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WW，叫做功率.用P表示，即P=. tt

物理意义：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.

指导学生说出公式中各个字母所表示的物理量和单位.并概括功率的单位，国际单位：瓦特，常用单位有千瓦. 2．平均功率与瞬时功率

举例一个质量是1.0kg的物体，从地面上方20m高处开始做自由落体运动，第1s时间内下落的位移是2多少？(与学生一块算出是5m，g取10m/s)这1s内重力对物体做多少功？(与学生一起算出W1＝50J)第2s时间内物体下落的位移是多少？(15m)这1s内重力对物体做多少功？(W2＝150J)前1s和后1s重力对物体做功的功率各是多大？(P1＝50W，P2＝150W)这2s时间内重力对物体做功的功率是多大？(P＝100W) 指出即使是同一个力对物体做功，在不同时间内做功的功率也可能是有变化的。因而，用P＝W/t求得的功率只能反映t时间内做功的快慢，只具有平均的意义。板书如下：

(1)平均功率

(2)瞬时功率

为了比较细致地表示出每时每刻的做功快慢，引入了瞬时功率的概念，即瞬时功率是表示某个瞬时做功快慢的物理量。

提出瞬时功率如何计算的问题后，作如下推导：

一段较短时间内的平均功率可以写成如下公式(P＝ΔW/Δt)，而Δ

P＝F·v此为瞬时功率计算公式

讨论：

①如果作用于物体上的力F为恒力，且物体以速度v匀速运动，则力对物体做功的功率保持不变。此情况下，任意一段时间内的平均功率与任一瞬时的瞬时功率都是相同的。

②很多动力机器通常有一个额定功率，且通常使其在额定功率状态工作(如汽车)，根据P＝Fv可知：

当路面阻力较小时，牵引力F也小，v可以大，即汽车可以跑得快些；

当路面阻力较大，或爬坡时，需要比较大的牵引力，v必须小。这就是爬坡时汽车换低速挡的道理。

③如果动力机器原来在远小于额定功率的条件下工作，例如汽车刚刚起动后的一段时间内，速度逐渐增大过程中，牵引力仍可增大，即F和v可以同时增大，但是这一情况应以二者乘积等于额定功率为限度，即当Fv=P额。以后，这种情况不可能实现。

应用公式P＝Fv计算m＝1kg的物体做自由落体运动中下落1s末和2s末的瞬时功率。

由v1＝10m/s按公式求得P1＝100J；由v2＝20m/s按公式求得P2＝200J。

根据上述结果启发学生思考瞬时功率的物理意义。最后指出，此题中是重力对物体做功，使重力势能逐渐向动能转化。随着时间的延续，重力势能向动能转化加快。

3．额定功率与实际功率

问题1：人用力直接做功能否像汽车做功那样快呢？汽车做功能否像飞机做功那样快呢？人如果做功过快，会产生什么后果呢？汽车超负荷运转会产生什么后果呢？

问题2:长跑运动员能否用100米短跑的速度来完成5 000米的赛跑路程呢?为什么? 提示：1.人做功过快，会引起疲劳,甚至受伤、生病等，汽车超负荷工作会造成发动机熄火或烧毁. 2.奥运比赛是一种挑战运动极限的比赛，人与机器一样，不能长时间超负荷运动，短跑运动员在100米赛跑中，时间不过是十几秒，能以最大的速度跑完全程，此时运动员的输出功率是正常时的数十倍.在5 000米的长跑运动中，运动员不可能长时间超负荷运动，因此长跑运动员不可能一直保持百米赛跑那样的速度. 总结：

1.额定功率：指机械在长时间正常工作时的最大输出功率,也是机械发动机铭牌上的标称值，额定功率是动力

机械重要的性能指标，一个动力机械的额定功率是一定的. 2.实际功率：机械在运行过程中的功率是实际功率，实际功率可以小于额定功率，可以等于其额定功率（称满负荷运行），但不能大于额定功率，否则会损坏机械. 课外作业：很多机械的铭牌上都标有这台机器的额定功率，请同学将家里的电器设备上的额定功率都记录下来，并计算家里的每部机器每天要做多少功？要消耗多少电能？哪一部机器最耗电？并与同桌进行交流.

4．例题讲解

例1．如图1所示，位于水平面上的物体A的质量m＝5kg，在F＝10N的水平拉力作用下从静止开始向右运动，位移为s＝36m时撤去拉力F。求：在下述两种条件下，力F对物体做功的平均功率各是多大？(取2g＝10m/s)

(1)设水平面光滑；

(2)设物体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.15。

解答过程可分为三个阶段：①让学生计算力F在36m位移中所做的功，强调功只由F和s这两个要素决定，与其它因素无关，因而两种情况下力F做的功相同，均为W＝360J。②由同学计算这两次做功所用

分别求出t1＝6s，t2＝12s。③用功率的定义式即平均功率的计算公式求得P1＝60W，P2＝30W。

如果有的同学用公式vt=2αs分别求出每次的末速度，再用公式

2

例2．如图2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，方向与速度v的夹角为37°，求：

(1)拉力F对物体做功的功率是多大？

(2)物体向右运动10s的过程中，拉力F对它做多少功？(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8) 通过此例题的解答，让学生掌握功率的计算公式P＝Fvcosα，并提醒学生，不要认为F与v总是在同一直线上；并且知道，在功率已知的条件下，可以用W＝P·t计算一段时间内力所做的功。第(1)问的结果为P＝160W；第(2)问的结果为W＝1600J。

5.课堂训练

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内对物体所做功的平均功率；

(3)在3 s末力F对物体做功的瞬时功率. 解答：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=6 m/s. 物体在3 s内的位移s=121at=×2×32 m=9 m 22W=18 W t(1)力F做的功W=Fs=54 J (2)力F在3 s内的平均功率P=(3)3 s末力F的瞬时功率P=Fv=36 W. 6.课堂小结

引导学生回顾本节主要内容. 1.功率是表示物体做功快慢的物理量. 2.功率的单位有W、kW，1 kW=1 000 W. 3.功率的求解公式有：P=W/t、P=Fv其中P=W/t和P=Fv可用来求解平均功率，而P=Fv也可用来求解瞬时功率. 4.要会用P=Fv分析汽车的两种启动过程. 7.布置作业

1.教材“问题与练习”第1、2题. 2.认真观察身边的电器铭牌，记录电器的额定功率，并与同学交流.

3

功率

一、功率

1.定义：功和完成这些功所用时间的比值. 2.表达式：P=板书设3.单位：W、kW. 计

W,变形式:P=Fv. t二、额定功率与实际功率

1.额定功率：正常条件下可以长时间工作的功率. 2.实际功率：机车实际输出的功率. 三、功率与速度的关系

P=Fv.

“功率”这一概念在日常生活中与人们的联系较为密切，学生也有接触，因此在实际的教学中，教学设计立足于实际生活，采用让学生“自主举例、自主提问、自主探讨、自主总结”的探究方式.加强了与生产生活的结合，体现了物理知识学以致用的思想.“功率”与生活、生产联系密切，在引入功率、额定功率、实际功率等概念时，注意通过生产、生活的具体实例引入，增强了学生学习的趣味性与知识性，使学生便于认识和理解“功率”概念，有利于激发学生的学习热情.在知识形成过程中，教学设计注重引导学生学习科学思维方法，体会比值法在定义“功率”概念的作用，提高学生的应用科学思维方法解决问题的能力.通过设计测定人在某种运动中做功功率实验，来达到内化和强化物理概念和物理规律的理解，实现知识由理论向实践的转化，加强物理与生活、生产和科技的联系.本教学设计在实际的教学过程中，能够充分地发挥学生的主观能动性，体现新课标的知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观的三维设计目标.

设计反思