2. 功率课堂实录【1】

4.2

功率

教学目标：

知识与技能：

1．知道功率的物理意义、定义式、单位。

2．理解功率的导出式P=Fv的物理意义，并掌握其用法，会利用功率的两个公式来解释现象和进行计算。

3．理解平均功率和瞬时功率，了解平均功率、瞬时功率、额定功率、实际功率的区别与联系。

过程与方法：

1．通过实例体验功率概念的形成过程及功率的实际意义，通过功率的定义过程，体会应用比值方法建立物理概念的方法。

2．学会求解各种不同的功率。

3．运用功率的不同表达式分析和解决动力机械的运动问题。

情感态度与价值观：

1．使学生养成具体问题具体分析和严密思维的习惯。

2．提高学生理论联系实际、解决实际问题的能力。

3．培养学生敢于发表自己观点、善于合作的良好习惯。

教学重点：

1．理解功率的概念。

2．知道功率的种类及其计算。

教学难点：

1．功率的表达式P=Fv的物理意义和运用。

2．瞬时功率和平均功率的计算。

教学方法：教师启发、引导，学生自主阅读、探究、讨论交流学习成果。

教学准备：多媒体课件

课时安排：1课时

教学过程：

导入新课

问题：人们在生产、生活中使用了大量的机械来做功，这与人力直接做功或畜力做功，在完成功的快慢方面有何不同？请举例说明。

预测学生所举事例可能有：

1、人上高楼时，乘电梯比爬楼梯要快得多；

2、拖拉机耕地比牛耕地要快得多；

3、挖土机与人，要完成相同的挖土任务，人花的时间要长得多；

4、从水井里提水，使用抽水机比人工要快得多；

5、……

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。

教师：在建筑工地上分别采用以下三种方式，把1t的货物从地面运到三楼，

方式一：搬运工分批搬运，需时间3h 方式二：用一台起重机甲提升，需时1min

方式三：用另一台起重机乙提升，需时30 s

上述三种情况下，把货物由地面运到三楼时，请思考：

1

问题1：用不同的方式，对货物所做的功是否相同？

问题2：三种方式中做功的快慢是否相同？

结论：对重物所做的功相同，但所用时间不同，说明做功快慢不同。

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。通过实际问题让学生感性地认识做功的快慢。

活动一：怎样描述物体做功的快慢

问题：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。

预测学生可能有以下认识：

1、选择相同时间，比较做功多少，做功多的，做功就快；

2、选择做相同的功，比较做功的时间长短，时间长的，做功就慢；

3、类比“速度”的定义方法，用做功和完成这些功所花的时间的比值来定义“功率”；

4、……

说明：对学生提出的各种方案可能有问题或不完整，教师应鼓励学生在交流中补充完善自己的认识。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。

一、功率的含义

1．物理意义：表示物体做功快慢的物理量。

2．定义：功W与完成这些功所用时间t的比值叫做功率。

3．定义式：P=W/ t

4．单位：瓦特（w），常用单位：千瓦（kw）

１w=１J/s

１kw = 1000 w 说明：用已知物理量的比值定义新的物理量，是建立物理概念常用的方法。使用该方法能够进一步揭示和表述被探究对象的某些物理性质及变化规律，像我们已经研究过的速度、加速度等物理量就是用这种方法来定义的。

5. 功率是标量，功率表示做功过程中能量转化的快慢。

（展示图片）

6. 机械效率=输出功率/输入功率

问题：关于功率，下列说法中正确的是（

）

A、功率是说明做功多少的物理量

B、功率是说明力做功快慢的物理量

C、做功时间越长，功率一定小

D、力做功越多，功率一定大

讨论交流：

问题1：让你用最快的速度匀速跑上一层楼，你要用多长时间？

问题2：如果是20层楼呢？50层……？

人与机器一样，不能长时间超负荷运动，人用最快的速度跑上一层楼，时间只有约6秒，此时人的输出功率是正常爬楼时的数十倍。在20层楼的长跑运动中，人不可能长时间超负荷运动。

你能据此说明什么是额定功率了吗？引入额定功率和实际功率的概念。

二、额定功率和实际功率

1．额定功率：是指机器可以长时间工作允许的最大输出功率，也就是机器铭牌上的标称值。

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2．实际功率：是指机器在工作中实际输出的功率。

3．机器不一定在额定功率下工作，机器正常工作时实际功率总是小于或等于额定功率，机器只能在短暂时间内实际功率略大于额定功率，但不允许长时间超过额定功率。

（展示图片）

4. 一些常见机械做功功率

（1）汽车发动机5×104 W～15×104 W

（2）摩托车约2×103 W （3）喷气客机约2×108 W

（4）人心脏跳动的功率1.5W左右

（5）火箭的发动机约1×1013 W

（6）万吨巨轮106W以上

（7）蓝鲸游动的功率可达350kW

（8）人的平均功率约1×102 W （9）优秀运动员短时间内的功率可达1000W 问题:这种装有换速挡的自行车上坡时通常要调到低速挡,这样做的理由是什么？

（展示图片）

活动二：探究功率P与力F、速度v之间的关系

1. 功率与力、速度的关系推导

学生讨论，教师引导学生思考，如何计算牵引力的功率。

问题：一个物体在与水平方向成α角的恒力F的作用下，在时间t内发生位移x，求这段时间t内恒力F做功的功率? F α

v

力F所做的功：W=FX cosα

力F的功率

：P=W/t

cosαV=X/t 当α=0时表达式：P=Fv

问题1：P=W/t是什么功率？

问题2：用v=x/t代入P=Fxcosα/t中，这里v是什么速度？

问题3：

P=Fv

在什么条件下应用？

问题4：当t

0时，v为什么速度？则P为什么功率？

（学生讨论并回答）

三、平均功率和瞬时功率

1、平均功率：描述一段时间内做功的平均快慢

P=W/t

P=Fv

此时v为平均速度

2、瞬时功率：表示在某一时刻做功的快慢

P=Fv

此时v为瞬时速度

一个质量是1kg的物体，从地面上方45m高处开始做自由落体运动。(g取10m/s2)

问题1：第1s内和第2s内重力对物体做的功各是多大？

问题2：第1s内和第2s内重力对物体做功的功率各是多大？

问题3：第1s末和第2s末重力对物体做功的功率各是多大？

（学生分组计算）

要点：必须弄清是何种类型的功率，并能正确选择公式。

P=Fv

3

讨论交流：

问题1：为什么电动车上桥时的速度通常要比在水平路面上慢些？试用公式P=Fv解释这一现象。

问题2：汽车从平路到上坡，若要保持速度不变，司机必须加大油门，这样做的目的是什么？

问题3：汽车在某一平路上匀速行驶时，为什么油门越大，速度越大？

F一定时，P∝v

据P=Fv可得

v一定时，P∝F

P一定时，F∝1

v说明：在汽车等交通工具一类问题中，式中P为发动机的实际功率，F为发动机的牵引力，v为汽车的瞬时速度。

问题：汽车从车站开出时，总要有一段加速运动。试问能否让汽车一直保持加速运动，使汽车的速度无限增大？为什么？

分析：设汽车的功率为P，行驶时受到的阻力为f，根据关系式P=Fv可知，汽车的牵引力F=P/v，

又根据牛顿第二定律可知，F合=F-f=ma，

汽车启动时，通过加大油门使功率P逐渐增大，但功率的增大受到额定功率的限制。当汽车保持额定功率行驶时，随着速度v的增大，牵引力F减小，则加速度a也减小；当速度增至vmax=P/f时，加速度将减至0，此后，汽车的速度将不再增大。

四、机车启动的两种方式

类型1：机车以恒定功率

P 启动

引导学生分析得出：先做加速度逐渐减小的变加速直线运动，最终以速度vmax=P/f 做匀速直线运动。

类型2：机车以恒定加速度

a 启动

引导学生分析得出：先做匀加速直线运动，再做加速度逐渐减小的变加速直线运动，最终以速度vmax=P/f做匀速直线运动。

一辆质量为2.0×103kg的汽车以6.0×104W的额定功率在水平公路上行驶，汽车受到的阻力不变。在某时刻汽车的速度为20m/s,加速度为0.5m/s2(g=10m/s2) 问题1：汽车受到的阻力多大？

问题2：汽车所能达到的最大速度？

问题3：若汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度的大小a=1.0m/s2,则这一过程能维持多长时间？

（学生计算）

课堂小结：

问题1：如何描述物体做功的快慢？

问题2：怎样计算物体的功率？

问题3：功率、力和速度之间的关系？

作业：《补充习题》P37课时2练习

教学反思：

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