2018-2019學年高中物理 第1章 功和功率 第3節(jié) 功率教學設計1 魯科版必修2.doc

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第3節(jié) 功率 進行新課 一、功率的含義 1．定義：功W與完成這些功所用時間t的比值叫做功率。 （板書） 2．定義式：P=W/ t （板書） 3．物理意義：表示物體做功快慢的物理量。 （板書） 4．單位：（板書）教師請一位同學正確地說出定義式中各個字母所表示的物理量及其單位。 國際單位：瓦特（w），常用單位：千瓦（kw）或焦耳/秒（J/s）（板書） W→功→單位：焦耳（J） ｔ→做功所用時間→單位：秒(s) 換算關系：１kw = 1000 w１w=１J/s（板書） 說明：用已知物理量的比值定義新的物理量，是建立物理概念常用的方法。使用該方法能夠進一步揭示和表述被探究對象的某些物理性質及變化規(guī)律，像我們已經研究過的速度、加速度等物理量就是用這種方法來定義的。 5. 功率是標量，功率表示做功過程中能量轉化的快慢。（板書） 6. 討論與交流： 小實驗：把一段粉筆放在書的封面上，打開書的封面形成一個斜面，并使粉筆開始下滑。請同學仔細分析一下，在下滑的過程中粉筆共受到幾個力的作用？哪些力做正功？哪些力做負功？哪些力不做功？如果斜面的傾角增大，情況會有什么變化？傾角增大時，功率是否也增大？ 提示： （1）比較不同傾角時的功率，應注意粉筆開始下滑處的高度應相同。討論功率時須指明哪個力的功率。 （2）實驗的分析討論，要注意所分析的是某個力的平均功率。注意引導學生進行受力分析、做功分析，可利用功率的定義式，在理論上進行推演，使思維更加嚴密。 7. 一些常見機械做功功率 （1）汽車發(fā)動機5104 W～15104 W （2）摩托車約2103 W （3）噴氣客機約2108 W （4）人心臟跳動的功率1.5W左右 （5）火箭的發(fā)動機約11013 W （6）萬噸巨輪106W以上 （7）藍鯨游動的功率可達350kW （8）人的平均功率約1102 W （9）優(yōu)秀運動員短時間內的功率可達1000W 二、功率P與力F、速度v的關系 （板書） 1. 功率與力、速度的關系推導 （板書） 教師：一部汽車載重時和空車時，在公路上以相同的速度行駛，試討論這兩種情況下汽車的輸出功率是否相同？為什么？ 預測學生的回答可能有： （1）載重汽車與地摩擦力較大，牽引力也大，由于行駛速度一樣，故相同時間內，載重車的牽引力做功較多，所以載重汽車的輸出功率較大； （2）載重汽車行駛得比空車慢，因此功率較?。? （3）載重汽車比空車費力，因此載重車的輸出功率較空車時要大些； （4）…… 說明：上述分析討論的目的是啟發(fā)學生思考功率與力和速度有何關系。學生分析可能會出現片面和不完整回答，教師要參加到學生的討論分析中，幫助、啟發(fā)和引導學生形成正確的認識。得出正確的答案(1)。 接著，教師引導學生思考，如何計算牽引力的功率。（讓學生根據所學知識和功率定義式進行推演，培養(yǎng)良好的科學思維能力和思維習慣） 教師：某汽車在平直公路上做勻速直線運動，已知其牽引力大小為F，運行速度為v，試求此時汽車牽引力F的功率為多少？ （注意引發(fā)學生思考解決問題的思路，應用功和功率的定義式進行分析和推導。） 2.公式：P=Fv （F與位移s或v同方向）（板書） 即力F的功率等于力F和物體運動速度v的乘積.。注意F是速度v方向上的作用力。 分析討論：由v = s / t求出的是物體在時間ｔ內的平均速度，代入公式P=F v求出的功率是F在時間ｔ內的平均功率；如果ｔ取得足夠小，則v表示瞬時速度，此時由Ｐ＝Fv求得的功率就是F在該時刻的瞬時功率。即當v為平均速度時，求得的功率就是平均功率，v為瞬時速度時，求得的功率就是瞬時功率。 總結： v是平均速度，P是平均功率（F為恒力，且F與同向）（板書） P=Fv v是瞬時速度，P是瞬時功率（板書） 說明：如果物體做勻速直線運動，由于瞬時速度與平均速度相等，故此時平均功率等于瞬時功率。 教師：汽車以額定功率在平直公路行駛時，若前方遇到了一段較陡的上坡路段，汽車司機要做好什么調整，才能確保汽車駛到坡頂？為什么？ 預測學生的回答可能有： （1）加大油門，汽車可順利行駛到達坡頂。 （2）汽車要換檔，才能順利行駛到達坡頂。 （3）…… 師生共同分析： （1） 根據P=Fv知，汽車以額定功率行駛，因遇上坡路段，汽車所需的牽引力增大了，若要保持行駛速度不變，這是不可能的；加大油門，只會增加發(fā)動機的輸出功率（超過額定功率），發(fā)動機將因超負荷而過熱損壞。 （2） 這是一種正確的操作方式，當司機將發(fā)動機的速度檔位調低后，速度減小了，牽引力加大了，只要牽引力足夠，汽車便可順利上坡。 教師根據課堂需要還可以提出一些問題讓學生進一步討論，如： （1）汽車上坡的時候，司機常用換擋的方法來減小速度，為什么？ （汽車上坡的時候，司機常用換擋的方法來減小速度，來得到較大的牽引力。） （2）汽車上坡時，要保持速度不變，應如何做？ （汽車上坡時，要保持速度不變，就必須加大油門，增大輸出功率來得到較大的牽引力。） （3）起重機在豎直方向勻速吊起某一重物時，為什么發(fā)動機的輸出功率越大，起吊速度就越大？ （起重機在豎直方向勻速吊起某一重物時，由于牽引力與重物的重力相等，即牽引力保持不變，發(fā)動機輸出的功率越大，起吊的速度就越大。） 思考：汽車等交通工具，如何才能獲得更大的行駛速度？ 教師：由P = W / t求出的是瞬時功率還是平均功率? 學生小組討論后得出：由公式P = W / t求出的功率，反映了該力在t時間內做功的平均快慢，故由公式P = W / t求出的功率是平均功率。 教師：人力直接做功能否像汽車做功那樣快呢？汽車做功能否像飛機做功那樣快呢？人如果做功過快，會產生什么后果呢？汽車超負荷運轉會產生什么后果呢？ （人做功過快，會引起疲勞、甚至受傷、生病等，汽車超負荷工作會造成發(fā)動機熄火或燒毀。） 教師：奧運長跑運動員能否用100m短跑的速度來完成5000m的賽跑路程呢？為什么？ （奧運比賽是一種挑戰(zhàn)運動局限的比賽，人與機器一樣，不能長時間超負荷運動，短跑運動員在100m賽跑中，時間不過是十幾秒，能以最大的速度跑完全程，此時運動員的輸出功率是正常時的數十倍。在5000m的長跑運動中，運動員不可能長時間超負荷運動，因此長跑運動員不可能一直保持百米賽跑那樣的速度。） 說明：讓學生通過思考自己身邊所熟悉的問題，認識額定功率和實際功率的概念以及概念的意義。 教師：你對“額定功率和實際功率以及平均功率和瞬時功率”是怎樣理解的？ ① 額定功率：指動力機械在長時間正常工作時最大輸出功率。也是機械發(fā)動機銘牌上的標稱值。 額定功率是動力機械重要的性能指標，一個動力機械的額定功率是一定的，機器不一定都在額定功率下工作。 ②實際功率：機械在運行過程中實際輸出的功率是實際功率。 實際功率可以小于額定功率，可以等于其額定功率（稱滿負荷運行），但不能大于額定功率，否則容易將機械損壞。 機車啟動過程中，發(fā)動機的功率指牽引力的功率而不是合外力或阻力的功率。 ③ 平均功率：物體在一段時間內做功功率的平均值叫平均功率。通常用定義式P=W/t描述，只有當物體勻速運動時，才等于瞬時功率。 ④瞬時功率：物體在某一時刻的功率叫做瞬時功率。通常用P=Fv表示，必須注意F、v與P的同時性。 很多機械的銘牌上都標有這臺機器的額定功率，請同學將家里的電器設備上的額定功率都記錄下來，計算家里的每部機器每天要做多少功？要消耗多少電能？哪一部機器最耗電？并與同學進行交流。 教師：（課件展示） （1）當牽引力F一定時，功率P和速度v之間有什么關系？ （2）當速度v一定時，牽引力F和功率P之間關系如何？ （3）當輸出功率P一定時，牽引力F和速度v之間有什么關系？ 根據公式P =F v可知，物體的運動速度v與牽引力F成反比，如果汽車需要較大的牽引力，就必須減小運動速度。課件展示下列關系： F一定時，P∝v （板書） 據P=Fv可得 v一定時，P∝F （板書） P一定時，F∝ （板書） 3.推廣式：P=Fvcosα （α為力F與瞬時速度v方向間的夾角） 說明： （1）當F為合外力時，P為合外力做功的功率；當F為某一外力時，P為該力做功的功率； （2）在汽車等交通工具一類問題中，式中P為發(fā)動機的實際功率，F為發(fā)動機的牽引力，v為汽車的瞬時速度。 4．學生進行測功率活動。 教師：如何才能知道在某種運動中自己做功的功率呢？請同學設計一個測量方案，并進行實際測量。 （激勵積極思考、設計可行方案，動腦動手，體驗科學探究實驗方法和感受實驗成果的喜悅。） 預測學生的實驗方案可能有：（讓學生結合自己的情況來進行設計實驗） 方案1：學生快速跑上樓，來測量做功的最大功率； 方案2：估算學生自己平時上樓或爬山過程的功率； 方案3：設計沿某一竹桿或樹桿上爬一定的高度，來測量做功功率； 方案4：利用跳繩運動，來測量做功功率； 方案5：測算自己舉起杠鈴時的最大功率（需要同學的幫忙）； 方案5：…… 說明： （1）有關實驗方案、原理、器材、數據的測定及同學協(xié)作等，都應放手讓學生自行討論、分工，這樣才能培養(yǎng)學生的實驗能力，提供學生合作交流的機會。 （2）方案選定后，要注意引導學生如何求功和功率，需要選擇哪些實驗器材，測量哪些物理量？測量是否存在誤差問題，如何才能較準確地測量。 （3）根據學生設計的方案，組織學生進行實驗。實驗結果可讓學生通過實物展臺進行交流匯報，師生共同觀看，最后還可以進行評選活動。 （4）通過親身的實驗活動，達到內化知識，提升能力，培養(yǎng)學生應用物理知識解決實際問題能力，同時也在實驗過程中培養(yǎng)學生嚴謹的科學態(tài)度。 （在應用物理規(guī)律時，不僅要做鞏固性練習，而且要結合實際問題情景，讓學生在實施的過程中體驗如何應用物理知識解決問題，特別是方案設計的討論有助于促進學生各方面的發(fā)展，提高學生學習的興趣，建議課后安排學生測功率。） 【案例評析】 本節(jié)課教學設計不僅注重學生新知識的形成過程，讓學生在學習知識的同時體會如何進行科學的思維，使學生養(yǎng)成具體問題具體分析和嚴密思維的習慣，而且在教學過程中注重調動學生自主學習的積極性和主動性，教學設計注意體現物理學的價值，提高學生理論聯(lián)系實際、解決實際問題能力，在教與學過程中促進學生科學的價值觀和世界觀形成。 本設計從學生日常生活中的例子出發(fā)引導學生進一步的思考，發(fā)現問題，然后通過實例分析揭示問題的本質；在此過程教師留給學生獨立思考的空間和時間，學生在學習的過程中充滿問題意識和創(chuàng)新意識，有效培養(yǎng)了學生的觀察能力和探究問題的能力。在得出功率P與力F、速度v的關系之后，教師利用身邊常見的現象，應用關系式分析機動車常見的啟動問題，突出體現生活中的物理，讓學生體驗到物理現象就在身邊，物理知識不僅有趣，而且還是很有價值的。 課堂小結板書設計 一、功率的含義 1.功率的定義：功跟完成這些功所用時間的比值叫做功率 2.功率的公式：P=（適用求平均功率） 3.功率的物理意義：功率是表示做功快慢的物理量 國際單位：瓦（w） 4.功率的單位： 常用單位：千瓦（kw）或焦/秒（J/s） 換算關系：1kw=1000w=1000J/s 5.功率是標量，表示做功過程中能量轉化的快慢 二、功率與力、速度的關系 1.功率與力、速度的關系的推導 2.公式：P=Fv （F與位移s或v同方向） v是平均速度，P是平均功率（F為恒力，且F與同向） P=Fv v是瞬時速度，P是瞬時功率 F一定時，P∝v 據P=Fv可得 v一定時，P∝F P一定時，F∝ 3.推廣式：P=Fvcosα （α為力F與瞬時速度v方向間的夾角） 布置作業(yè)：完成課后題 gk. gk.