2018-2019學(xué)年高中物理 第1章 功和功率 第3節(jié) 功率教學(xué)設(shè)計(jì)2 魯科版必修2.doc

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第3節(jié) 功率 教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì) 1．功率 初中同學(xué)們學(xué)習(xí)過(guò)功率的有關(guān)知識(shí)，都知道功率是用來(lái)描述力做功快慢的物理量。我們一起討論一些問(wèn)題。力F1對(duì)甲物體做功為W1，所用時(shí)間為t1，力F2對(duì)乙物體做功為W2，所用時(shí)間為t2，在下列條件下，哪個(gè)力做功快？ A． B． C． D． 上述條件下，哪個(gè)力做功快的問(wèn)題學(xué)生都能作出判斷，其實(shí)都是根據(jù)W／t這一比值進(jìn)行分析判斷的。讓學(xué)生把這個(gè)意思說(shuō)出來(lái)，然后總結(jié)并板書(shū)如下：功率是描述做功快慢的物理量。 功和完成這些功所用的時(shí)間之比，叫做功率。如果用表示功，表示完成這些功所用的時(shí)間，表示功率，那么。 明確告訴學(xué)生上式即為功率的定義式，然后說(shuō)明的單位，用、用作單位，的單位為，稱(chēng)為瓦特，符號(hào)為。最后分析并說(shuō)明功率是標(biāo)量。 接下來(lái)著重說(shuō)明，功率的大小與單位時(shí)間內(nèi)力所做的功為等值。 至此，再將功的定義式與速度的定義式作類(lèi)比，使學(xué)生理解，雖然研究的是不同性質(zhì)的問(wèn)題，但是研究方法是相同的（同時(shí)也為后面講瞬時(shí)功率做了些準(zhǔn)備）。然后提出問(wèn)題，與學(xué)生一起討論功率的物理意義。 上一節(jié)我們講了功的概念、功的公式之后，經(jīng)過(guò)分析和討論，對(duì)功的物理意義已有所了解。誰(shuí)能復(fù)述一下？ 在學(xué)生說(shuō)出做功過(guò)程是能量轉(zhuǎn)化過(guò)程之后，立即啟發(fā)：那么做功快慢恰能表明能量轉(zhuǎn)化的快慢嗎？因此，應(yīng)該將功率理解為是描述做功過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化快慢的物理量，并將這一認(rèn)識(shí)進(jìn)行板書(shū)。 2．平均功率與瞬時(shí)功率 舉例：一個(gè)質(zhì)量是的物體，從地面上方高處開(kāi)始做自由落體運(yùn)動(dòng)，第時(shí)間內(nèi)下落的位移是多少？（與學(xué)生一塊算出是，）這內(nèi)重力對(duì)物體做多少功？（與學(xué)生一起算出）第時(shí)間內(nèi)物體下落的位移是多少？（）這內(nèi)重力對(duì)物體做多少功？（）前和后重力對(duì)物體做功的功率各是多大？（）這時(shí)間內(nèi)重力對(duì)物體做功的功率是多大？（） 指出即使是同一個(gè)力對(duì)物體做功，在不同時(shí)間內(nèi)做功的功率也可能是有變化的。因而，用求得的功率只能反映t時(shí)間內(nèi)做功的快慢，只具有平均的意義。板書(shū)如下： （1） 平均功率 為平均功率的定義式。 （2）瞬時(shí)功率 為了比較細(xì)致地表示出每時(shí)每刻的做功快慢，引入了瞬時(shí)功率的概念，即瞬時(shí)功率是表示某個(gè)瞬時(shí)做功快慢的物理量。 提出瞬時(shí)功率如何計(jì)算的問(wèn)題后，作如下推導(dǎo)： 一段較短時(shí)間內(nèi)的平均功率可以寫(xiě)成如下公式（）， 而，故有 仍為平均功率。 上式中，當(dāng)時(shí)，即為瞬時(shí)速度，因而有下式： 此為瞬時(shí)功率計(jì)算公式 討論： ①如果作用于物體上的力為恒力，且物體以速度勻速運(yùn)動(dòng)，則力對(duì)物體做功的功率保持不變。此情況下，任意一段時(shí)間內(nèi)的平均功率與任一瞬時(shí)的瞬時(shí)功率都是相同的。 ②很多動(dòng)力機(jī)器通常有一個(gè)額定功率，且通常使其在額定功率狀態(tài)工作（如汽車(chē)），根據(jù)可知： 當(dāng)路面阻力較小時(shí)，牽引力也小，可以大，即汽車(chē)可以跑得快些； 當(dāng)路面阻力較大，或爬坡時(shí)，需要比較大的牽引力，必須小。這就是爬坡時(shí)汽車(chē)換低速擋的道理。 ③如果動(dòng)力機(jī)器原來(lái)在遠(yuǎn)小于額定功率的條件下工作，例如汽車(chē)剛剛起動(dòng)后的一段時(shí)間內(nèi)，速度逐漸增大過(guò)程中，牽引力仍可增大，即F和v可以同時(shí)增大，但是這一情況應(yīng)以二者乘積等于額定功率為限度，即當(dāng)以后，這種情況不可能實(shí)現(xiàn)。 應(yīng)用公式計(jì)算的物體做自由落體運(yùn)動(dòng)中下落末和末的瞬時(shí)功率。 由按公式求得；由按公式求得。 根據(jù)上述結(jié)果啟發(fā)學(xué)生思考瞬時(shí)功率的物理意義。最后指出，此題中是重力對(duì)物體做功，使重力勢(shì)能逐漸向動(dòng)能轉(zhuǎn)化。隨著時(shí)間的延續(xù)，重力勢(shì)能向動(dòng)能轉(zhuǎn)化加快。 3．例題講解 例1 如圖1所示，位于水平面上的物體的質(zhì)量，在的水平拉力作用下從靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)，位移為時(shí)撤去拉力 。求：在下述兩種條件下，力對(duì)物體做功的平均功率各是多大？（取） （1）設(shè)水平面光滑； （2）設(shè)物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)。 解答過(guò)程可分為三個(gè)階段：①讓學(xué)生計(jì)算力在位移中所做的功，強(qiáng)調(diào)功只由和這兩個(gè)要素決定，與其它因素?zé)o關(guān)，因而兩種情況下力F做的功相同，均為。②由同學(xué)計(jì)算這兩次做功所用的時(shí)間。用牛頓第二定律求出；用分別求出。 ③用功率的定義式即平均功率的計(jì)算公式求得。 如果有的同學(xué)用公式分別求出每次的末速度，再用公式求出每次的平均速度和，最后用和求得最后結(jié)果也可以，并指出這是解決問(wèn)題的另一思路。 例2 如圖2所示，位于水平面上的物體，在斜向上的恒定拉力作用下，正以的速度向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)。已知F的大小為，方向與速度的夾角為，求： （1）拉力F對(duì)物體做功的功率是多大？ （2）物體向右運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，拉力F對(duì)它做多少功？（） 通過(guò)此例題的解答，讓學(xué)生掌握功率的計(jì)算公式，并提醒學(xué)生，不要認(rèn)為F與總是在同一直線上；并且知道，在功率已知的條件下，可以用計(jì)算一段時(shí)間內(nèi)力所做的功。第（1）問(wèn)的結(jié)果為；第（2）問(wèn)的結(jié)果為。 例3 課本第一冊(cè)（選修）113上的例題，先讓學(xué)生自己看。讓學(xué)生注意船速增大的物理過(guò)程分析，然后結(jié)合圖3再做講解。指明船在額定功率條件下行駛，牽引力F與速度的乘積為一定值，在圖中為雙曲線，設(shè)阻力正比，則這兩條線的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)值即為最大速度。 三、課堂小結(jié)、板書(shū)設(shè)計(jì)： 1．我們講了功率概念之后，得到了兩個(gè)公式，定義式和瞬時(shí)功率的公式。 2．公中的趨近于零時(shí)，即為瞬時(shí)功率。不過(guò)此公式主要用來(lái)計(jì)算平均功率。公式中，當(dāng)為瞬時(shí)速度時(shí)，即為瞬時(shí)功率 四、說(shuō)明 1．將功率理解為表示能量轉(zhuǎn)化快慢的物理量具有普遍意義。如一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定功率是，表明它每秒鐘可以將的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，不管它是否工作。因而機(jī)器的功率實(shí)際上可以表示它進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化的能力大小。 2．力可以做負(fù)功，自然也有負(fù)功率。學(xué)生不問(wèn)到時(shí)可以不講。課本上也沒(méi)講。重要的不是功率的正負(fù)問(wèn)題，而是要結(jié)合實(shí)際問(wèn)題說(shuō)清楚能量轉(zhuǎn)化的方向和快慢。例如，一物體沿粗糙水平面向前滑動(dòng)，根據(jù)可知其機(jī)械能向內(nèi)能轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化的快慢與速度成正比，這就表達(dá)清楚了，沒(méi)有強(qiáng)調(diào)負(fù)功率的必要。