2. 功率课时教学实录

第四章

机械能

第2节

功率

一、教学目标：

（一）知识与技能

1、理解功率的概念

2、知道功率的定义，定义式P=W/t和P=FV的物理意义

3、用公式P=W/t和P=FV计算解决生活中的实际问题

4、区别理解额定功率和实际功率。

（二）过程与方法

1、通过实例理解功率概念和功率的实际意义

2、理解功率、力和速度三者的联系，解释生活中相关的现象和计算

（三）情感、态度与价值观

通过实例分析和生活体验，提高学习的兴趣，培养学生学以致用的思想

二、重点难点

理解功率的的概率，正确区分平均功率和瞬时功率所表示的物理意义，并灵活应用功率的计算公式进行计算，理解功率与力、速度的关系。

三、教学方法：师生互动、自主学习、探究学习等

四、设计思想

利用我们身边现象导入，唤起学生的生活体验的同时，激发学生学习热情和兴趣。为了能让学生对功率“看得到、摸得着”的理解。关于汽车启动问题，将采取逐步倒位的方式进行。

五、教学过程

（一）创设情景，激发学习兴趣

师：在上节课我们已经学过的相关知识，比较常见是克服重力做功，在我们生活中有什么情景可以体现克服重力做功？你能举出实例吗？

生：举例

师：某同学以不同的速度从一楼跑到四楼，克服重力做功相等吗？时间呢？

生：重力做功相等，做功时间不同

师：这种情况下如何用语言描述呢？做功有快慢，为了进一步研究力多物体做功的快慢，引入功率概念，这就是我要研究的主题

（二）功率的概念

师：功率表示物体做功的快慢，如何比较做功快慢？

生：做功相同，比较时间，所用时间短，做功快。相同的时间，比较功，做功多的则较快。

师：两位质量相等，速度不等的两位同学谁做功快？

师：相同时间内，两位不同质量的同学呢？

生：一个力所做的功W跟完成这些功所用时间的比值W/t 师：功率用P表示，定义式：P=W/t （三）平均功率和瞬时功率

师：公式P=W/t，是平均功率还是瞬时功率

生：P=W/t指平均功率

1

生：我觉得这个公式也可以表示瞬时功率，当t0，即表示瞬时功率

师：这位同学补充得非常好。比如举重是瞬间爆发力。功率还有其它表达式吗？

PFlcosFvcos

t师：请说明这个公式是如何体现平均功率和瞬时功率呢？

生：公式PFv中，若v表示平均速度，则为平均功率；v表示某一时刻的瞬时速度，P表示该时刻的瞬时功率

生：牌子，排量，功率等性能指标。（展示不同等级骑车的发动机配置）

师：发动机的功率指的是什么功率？

生：额定功率（机器正常工作时的最大输出功率）

师：在平地行驶，汽车一般功率只有20kw这指的是什么功率？

生：实际输出的功率

提出问题

汽车行驶，P=Fv，三个字母分别对应什么物理量？这三者的联系，他们之间存在怎样的变化关系呢？

请以学习小组为单位进行讨论，并把你们得出结论写在学习交流卡上，一会我们请小组代表发言让大家一起分享你们的观点

小组1：P实际功率，F牵引力，v速度

小组2：在恒定功率P，速度与力成反比。在恒定牵引力F，功率P与速度成正比

师：汽车行驶的速度能无限的增大吗？它存在最大值。那什么时候速度达到最大

学习小组3：P=P额，匀速时加速度为零，F=f

师：能否用实例说明三者之间的关系呢？请同学们观看一段视频。

小组4：汽车上坡需要获得较大牵引力，发动机输出功率不能无限地增大，当功率在P=P额，只能牺牲速度，减小速度，所以我们应采用换低档，获得大的牵引力，而在平直公路上行驶，要获得较大的速度，我们通常是换高档位来减小牵引力。

（四）机车启动问题

1：恒定功率的加速。

学生先进行分析与讨论。

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f v a 动，直到F=f，a=0，这时v达到最大值vmPmPm。可见恒定功率的加速一定不是匀加Ff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）。

师：为了直观的描述物体的运动情况，我们可以画出图像分析物体的运动

运动情况

牵引力变化情况

功率变化情况

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2、恒定牵引力的加速。

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PP束，其最大速度为vm此后汽车要想继续加速就只能做恒定功率的变加速mmvm，Ff运动了。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）

运动情况

牵引力变化情况

功率变化情况

课堂反馈

(五)练习巩固

1．一辆汽车始终以额定功率行驶，下列说法正确的是(

)．

A．汽车的速度越大，所需的牵引力越大

B．汽车的速度与牵引力无关

C．因为功率不变，所以速度和牵引力都不变

D．速度最大时，牵引力一定最小

2．一艘轮船从港口出发，以恒定功率航行，若所遇到的阻力始终不变，则对轮船的运动过程，下列判断正确的是(

)．

A．始终做匀加速运动

B．先做匀加速运动，后做匀速运动

C．先做匀速运动，后做匀减速运动

D．当牵引力等于阻力时，航速最大

3．设汽车在启动初始阶段为匀加速直线运动，并且所受阻力恒定不变，则在启动阶段(

)．

A．汽车的速度增大，发动机功率不变

B．汽车发动机牵引力增大，功率增大

C．汽车发动机牵引力不变，功率增大

D．汽车发动机牵引力不变，功率不变

4．M＝2 t的汽车发动机的额定功率为30 kW，在水平路面上行驶时，阻力为车重的0.1倍．求：

(1)汽车以额定功率启动后能达到的最大速度为多少？

(2)当汽车速度为10 m/s时，加速度为多大？

5．上题中，若汽车从静止开始以0.5 m/s2匀加速运动，则

(1)启动后2 s末发动机功率为多大？

(2)此匀加速运动最多能维持多长时间？此后汽车的运动情况如何？

参考答案：1.D

2.D

3.C

4.(1)15 m/s

(2)0.5 m/s2

5.(1)3 kW

(2)20 s

此后汽车做功率恒定，加速度减小的加速运动，直至加速度为0，速度达到最大．

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课后测评

1.关于功率，下列说法正确的是(

) A.功率是表示做功多少的物理量，是标量

B.功率是表示做功快慢的物理量，是标量

C.一个力做功越多，说明功率越大

D.一个力的功率越大，说明做功越多

2.关于功率的计算公式，下列说法正确的是(

) A.P=W,只适用于计算恒力的平均功率

tB.P=Fv,适用于计算任何情况下力的瞬时功率

C.P=Fvcosθ，适用于计算任何情况下力的瞬时功率

D.P=Fvcosθ，不能用来求平均功率

3.如图所示，一质量为m的物体，沿倾角为θ的光滑固定斜面由静止下滑，当它在竖直方向下落了h高度时，重力做功的即时功率为(

)

A.mg2ghsinθ

C. mg2ghtanθ

B. mg2ghcosθ

D. mg2gh

4.一质量为m的木块静止在光滑的水平面上.从t=0开始，将一个大小为F的水平恒力作用在该木块上.在t=t1时刻力F的功率是(

) F2t1 A.2m

F22t1

B. 2m

F2t1

C. m

F22t1

D. m5.下面关于功率的说法正确的是(

) A.做功多的汽车，功率必定大

B.功率小的汽车牵引力一定小

C.功率大的汽车做功一定快

D.功率大小与做功快慢无关

6.一艘轮船以最大速度航行时，所受的阻力为1.2×107

N，发动机的输出功率等于它的额定功率1.7×105 kW，轮船的最大航行速度是多少km/h. 7.汽车质量为m，额定功率为P.在水平长直路面上从静止开始沿直线行驶，设行驶中受到恒定的阻力f.试求：

(1)汽车从一开始即以恒定的加速度a做匀加速直线运动，汽车能保持匀加速运动的最长时间tm. (2)汽车在tm后，在达到最大速度前加速度和速度的变化如何？

参考答案：1.B

2.C

3.A

4.C

5.C6.51 kW/h

7.(1)Pa(2)a减少；v增大

fma

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板书设计

1、功率的概念及表达式

( 1) 功率是描述做功快慢的物理量

。

( 2) 表达式：P=W/t 2 功的分类

( 1) 平均功率：P=W/t 或

P=Fvcosα ( v为t时间内的平均速度) , 描述力在一段时间内做

功的快慢

。

( 2) 瞬时功率: P=Fvcosα( v为某时刻的瞬时速度) ，描述力某一时刻做功的快慢。

3 机车两种起动情况分析应用

( 1) 以恒定功率起动

( 2) 以恒定加速度a起动

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