1、1.3 功 率教案 O教 学 目 标知识与技能1、理解功率的定义及额定功率与实际功率的定义。2、 ， 的运用tWPFv过程与方法1、 通常指平均功率， 为瞬时功率t 0t2、 ，分析汽车的启动，注意知识的迁移v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、难点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 手 段教学手段多媒体课件教 学 活 动新课导入师：在学习了功
2、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?生：功的定义式是 WFLcosa 师：那么只用这一个式子就可以完全描述物体做功这个问题吗?现在我们来看这样一个例子(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 1 min 内把 l t 重的货物匀速提到预定的高度画面二：另一台起重机在 30 s 内把 1 t 货物匀速提到相同的高度师：这两台起重机做的功是不是一样呢?生：两台起重机对物体做功的大小相同师：那么这两台起重机做功有没有区别呢?区别是什么?生：这两台起重机做功还是有区别的区别就在于他们做功的快慢不一样师：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
3、主题：功率新课教学一、功率师：还是刚才这两台起重机，它们对物体做功的不同之处在学 生 活 动哪里，请大家指出来生(同时回答) ：它们做功的快慢不同师：怎样比较它们做功的快慢呢?生：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，我们说它做功快师：这样研究的前提条件是什么?生：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，做功越快师：还有没有其他的比较方法?生：如果时间相同，可以比较做功的多少在相同的时间内做功越多做功越快师：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
4、如果时间不同，力对物体做的功也不同，那么怎样比较力做功的快慢?生：我们可以用力对物体做的功和物体所用时间的比值来表示师：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?生：功率是描述力对物体做功快慢的物理量师：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：Wpt根据公式，功率的单位是什么?生 1：由功率的定义式可知，功率的单位由功和时间的单位决定，功率的单位应该是 Js生 2：我记得
5、初中所学的功的单位是瓦特，符号是 W师：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 kW1 000W另外还有一个应该淘汰的常用单位马力，1 马力735 W师：功率的这种定义方法叫做什么定义方法?生：比值定义法师：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?生 l：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等生 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师：某一个
6、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你还能不能举出这样的例子?生：一天内温度在不同时段变化的快慢是不一样的，我们就可以用温度的变化率来表示温度变化的快慢师：刚才这位同学举的例子很好，希望同学们仔细观察，找出更多的这种表示的例子师：公式 pw/t 是平均功率还是瞬时功率?生 1：pw/t 指平均功率生 2：我觉得用这个公式也可以表示瞬时功率，当t0。时，即表示瞬时功率师(微笑鼓励) ：这位同学补充得非常好我们在什么地方也学过这种方法?生：在对速度进行定义时我们也用了这种方法，速度的定义式是 vxt，这个公式即可以表示平均速度，
7、也可以表示瞬时速度，方法是当t0 时，公式表示的速度就是瞬时速度师：这种方法叫做极限的方法，我们在今后学习中有很多地方要用到这种方法，希望大家认真体会师：下面大家阅读教材 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?学生阅读课本相关内容，思考并回答老师的提问交流与探究把一枚硬币放在书的封面上，打开书的封面形成一个斜面，并使硬币开始下滑，如图 531 所示仔细分析一下，在下滑的过程中硬币共受到几个力的作用?哪些力做正功? 哪些力做负功?哪些力没有做功?如果使斜面的倾角增大，情况会有什么变化? 倾角增大时，功率是否也增大?二、额定功率和实际功率生：实际功率：
8、指机器工作中实际输出的功率额定功率：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师：额定功率和实际功率的关系是什么?生：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师：那么在机车启动和运行过程中，发动机的功率是指的牵引力的功率还是合外力的功率?生：应该是指的牵引力的功率，因为发动机是提供牵引力的师：在功的公式中功与力和位移有关，功率的定义式中功率与功和时间有关，那么功率和速度又有什么关系呢?大家通过几个相关的公式来推导一下三、功率和速度(学生思考老师提出的问题，推导功率与速度的关系式)生：根据功的计算式 wFLcosa 和功率的计
9、算公式 Pw/t，可以得到 PFLcosa/t，而 Lt=v，所以 PFvcosa.师：a 指的是什么 ?什么时候 a0?生：a 指的是受力方向和速度方向的夹角，当力的方向和速度方向在一条直线上时，a0师：我们把这个公式简化一下，当 ao 时 PFv，那么这个公式是表示的平均速度还是瞬时速度呢?生：公式 pFv 中若 v 表示在时间 t 内的平均速度，p 就表示力 F 在这段时间 t 内的平均功率；如果时间 t 取得足够小，公式 PFv 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：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，
10、用自己的话加以解释。根据公式 P=Fv：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。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。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。讨论与交流有同学认为：根据 pFv。 ，机械的功率 p 一定
11、，F 与 v 成反比，那么，当 v 趋于零时，F 将趋于无穷大；当 F 趋于零时，v 趋于无穷大因此，哪怕功率较小的机械，也可能获得很大的牵引力或很大的运动速度你对此有何看法? 同学们展开讨论，发表各自的观点小结本节讲述功率的概念、功率公式的应用功率的概念、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物理量要使学生确切地理解公式 pFv 的意义，要通过例题的教学，使学生会应用基本公式进行计算，对平均功率和瞬时功率有所理解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
12、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关于发动机的额定功率与汽车的最大速率之间的关系，最好采用课后专题讲座的形式进行，以便通过分析汽车由开动到匀速行驶的物理过程，使学生养成分析物理过程的习惯，避免简单地套用公式这里可以增加一节习题课，对前三节也就是第一单元进行复习，总结这几节的规律关于功率的计算例 1质量 m=3 kg 的物体，在水平力 F=6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
13、 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= =2 m/s2，则：Fm物体在 3 s 末的速度 v=at=6/s 物体在 3 s 内的位移s= at2=9 m1（1）力 F 做的功 W=Fs=69 J=54 J（2）力 F 在 3 s 内的平均功率 P= =18 W（或WtW=18 W ）260vP（3）3 s 末力 F 的瞬时功率 P=Fv=66 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
14、面上行驶时，阻力是车重的 0.1 倍，g 取 10/s 2，问：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? 若汽车保持 0.5/s 2 的加速度做匀加速运动，这一过程能维持多长时间? 解析：当牵引力 F 大小等于阻力 f 时，汽车的加速度 a=，速度达到最大值 vm，据公式 =Fv，可得出汽车最大速度 vmP 额 =Fv=fvm12m/sfFvm额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 =fma=0.1mgma=7500 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 vm，据功率公式 P=Fv 得：8 m/sFPvm额设汽车能维持匀加速运动的时间为 t0，则：v m =at0 得：t 0=vm /a=16s
