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1、3 功率整体设计 “理解功率，关心生产和生活中常见机械功率的大小及其意义”是普通高中物理课程标准共同必修模块“必修2”中对于功率一节的内容标准要求.旨在要求学生理解功率的概念，会进行功率的计算；会分析汽车发动机功率一定时，牵引力和速度的关系；尝试自己设计实验，测量机械在工作中的功率.由于功率在生活、生产中应用很广，教学中可充分利用这一优势，指导多举实例，使抽象的物理概念变得容易接受.发展学生应用知识解决实际问题的能力，树立正确的价值观. “功率”概念的建立，采用了物理学中经常使用的比值定义法，所以本节课的教学应立足于培养学生的思维能力，通过学习物理研究方法，使学生学会思考问题.在机车启动过程的
2、分析着重培养学生的逻辑思维，引导学生认识物理与社会生活的密切联系，综合运用动力学知识和功率概念分析问题和解决问题的能力.通过学生设计测量机械功率的实验，达到学以致用的目的，培养学生运用科学知识解决实际问题的能力. 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.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.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
3、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.教学重点 理解功率的概念.教学难点 理解功率与力、速度的关系，瞬时功率和平均功率的计算.课时安排 1课时三维目标知识与技能1.理解功率的概念.2.知道功率的定义和定义式P=，能够用公式P=解答有关的问题.3.知道公式P=Fv的物理意义，能够用公式P=Fv解答有关的问题.4.区别理解额定功率、实际功率和最大功率.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，理解功率概念.2.从功率概念的定义，体会用
4、比值方法建立物理概念的方法.3.理解功率与力和速度的关系.会利用功率的两个公式来解释现象和进行计算.情感态度与价值观1.通过功率概念建立的探究过程，培养学生敢于发表自己观点，坚持原则，善于合作的良好习惯.2.通过对生活中机械的实际功率、额定功率的观察和测量，培养学生学以致用的思想.教学过程导入新课多媒体导入 用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分钟内把1吨重的货物匀速提到预定的高度.画面二：另一台起重机在30秒内把1吨货物体匀速提到相同的高度. 教师指导学生观察刚才画面上展示的两个过程中，起重机都对物体做了功，且做的功是相同的，但是它们完成这些功所用的时间不同，第一台起
5、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.通过上述例子，我们知道力对物体做功有快慢之分，今天我们就来学习表示物体做功快慢的物理量功率. 情景导入 教师指导学生回忆日常生活中人们劳动时的情景，并分组让学生举例，讨论分析人和机械做功有什么区别，教师归纳.1.挖土机与人，要完成相同的挖土任务，人花的时间要长得多.2.建筑工地上要把砖块或水泥等建筑材料搬到楼顶上，起重机和搬运工相比，起重机要比工人快得多.3.从水井里提水，使用抽水机比人工要快得多4.家住在高楼（如9层），乘电梯比走路要快得多.5.拖拉机耕地比牛耕地要快得多，等等.列举生产、生活中发生的事
6、例，使学生体会功率与生活、生产息息相关，研究功率具有重要的现实意义.引出本节课的学习内容功率.图片导入 大屏幕投影有关功率的几幅图片，并提供相应的性能参数，让同学们仔细观察，体会即将学习的物理量功率，是衡量机械的重要参数.自行车长时间前进功率约70 W；优秀运动员短时间功率可达到1 kW韶山型电力机车输出功率为4 200 kW 通过观察图片，引导学生体会，在不同的机械装置中，功率这一参数的数值是不同的，它就是用来描述物体做功快慢的.学习了本节课，我们会对“功率”这一参数，有更加深刻的理解.推进新课一、功率 首先以提问方式复习上一节所学习的主要内容，重点是功的概念和功的物理意义.然后提出力对物体
7、做功的实际问题中，不但存在着做功多少的问题，还有做功快慢的区别.做功多少的计算我们上节课已经讨论了功的计算公式，引导学生思考：物理学中又是如何来描述做功快慢的呢？物理学中为了描述力对物体做功的快慢，引入了“功率”这一物理量，本节课我们就来研究这个问题.情境设置1：现有甲、乙两人摘棉花，甲6天摘了500 kg，乙8天摘了600 kg，你打算怎样比较谁摘得快,并说出你的方法.情境设置2：力F1对甲物体做功为W1，所用时间为t1；力F2对乙物体做功为W2，所用时间为t2，在下列条件下，哪个力做功快（ ）AW1=W2，t1t2 BW1=W2，t1t2CW1W2，t1=t2 DW1W2，t1=t2 学生
8、能够想到利用工作量与时间的比值来衡量甲、乙两人的工作快慢.用比值来反映快慢，比值大的快，比值小的慢. 在以上基础上，继续创设情境，引出“功率”的概念. 对于功率的概念，初中已经作了初步的学习，因此学生在理解上较为容易.教师直接创设情景主要是让学生感受“功率”这一概念提出的必要性. 总结：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. 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，叫做功率.用P表示，即P=. 物理意义：功率是描述力对物体做功快慢的物理量. 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
9、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：W=Pt. 指导学生说出公式中各个字母所表示的物理量和单位.并概括功率的单位，国际单位：瓦特，常用单位有千瓦.【讨论与交流】小实验：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.请同学仔细分析一下，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？哪些力不做功？如果斜面的倾角增大，情况会有什么变化？倾角增大时，功率是否也增大？提示：比较不同倾角时的功率，应注意硬币开始下滑处的高度应相同.讨论功率时须指明哪个力的功率.实验的分析讨论，要注意所分析的是某个力的平均功率.注
10、意引导学生进行受力分析、做功分析，可利用功率的定义式，在理论上进行的推演，使思维更加严密.开拓视野：认识一些常见机械做功功率汽车发动机：5104 W15104 W摩托车约2103 W喷气客机约2108 W火箭的发动机约11013W人的平均功率约1102 W，优秀运动员短时间内的功率可达1 000 W人心脏跳动的功率1.5 W左右万吨巨轮106 W以上蓝鲸游动的功率可达350 kW等等.例 一个物体在F的作用下，在时间t内发生的位移为s，已知作用力F的方向和位移方向相同，求：（1）力F所做的功;（2）力F的功率.解答：略.由此得到功率的另一种求解公式P=Fv，即力F的功率等于力F和物体运动速度v
11、的乘积.由于v=s/t求出的是物体在时间t内的平均速度.则P=Fv求出的是F在时间t内的平均功率.如果t取得足够小，则v就可以为某一时刻的瞬时速度,据P=Fv求出的就是F在该时刻的瞬时功率.讨论：由P=W/t求出的是平均功率还是瞬时功率？综合学生讨论得到：由于据P=W/t求出的功率反映的是做功的平均快慢程度，所以，据P=W/t求出的是平均功率.总结：P=W/t 求平均功率P=Fv 可求瞬时速度（v是瞬时速度）P=Fv 可求平均速度（v是平均速度）课堂训练1.一台机器用2分钟时间做了6104 J的功，这台机器的功率是多少？2.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.
12、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，功率一定大答案：1.500 W 2.B二、额定功率与实际功率问题1：人用力直接做功能否像汽车做功那样快呢？汽车做功能否像飞机做功那样快呢？人如果做功过快，会产生什么后果呢？汽车超负荷运转会产生什么后果呢？问题2:长跑运动员能否用100米短跑的速度来完成5 000米的赛跑路程呢?为什么?提示：1.人做功过快，会引起疲劳,甚至受伤、生病等，汽车超负荷工作会造成发动机熄火或烧毁.2.奥运比赛是一种挑战运动极限的比赛，人与机器一样，不能长时间超负荷运动，短跑运动员在100米赛跑中，时间不过是十几秒，能以最大的速度跑完全程，此时运
13、动员的输出功率是正常时的数十倍.在5 000米的长跑运动中，运动员不可能长时间超负荷运动，因此长跑运动员不可能一直保持百米赛跑那样的速度.总结：1.额定功率：指机械在长时间正常工作时的最大输出功率,也是机械发动机铭牌上的标称值，额定功率是动力机械重要的性能指标，一个动力机械的额定功率是一定的.2.实际功率：机械在运行过程中的功率是实际功率，实际功率可以小于额定功率，可以等于其额定功率（称满负荷运行），但不能大于额定功率，否则会损坏机械.课外作业：很多机械的铭牌上都标有这台机器的额定功率，请同学将家里的电器设备上的额定功率都记录下来，并计算家里的每部机器每天要做多少功？要消耗多少电能？哪一部机器
14、最耗电？并与同桌进行交流.三、功率与速度 根据力、位移、时间与功率之间的联系，指导学生推导出功率与速度的关系式.自主活动：学生结合课本内容，推导功率与速度的关系式. 教师巡回指导，发现问题及时帮助学生解决;投影学生的推导过程，点评、总结;分析公式的意义.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，用自己的话加以解释. 学生阅读教材，讨论、推理、作答.结论: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，司机用换挡的办法减小速度来得到较大的牵引力
15、.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. 教师投影教材上的例题，引导学生独立审题，分析后写出解题过程. 投影学生的求解过程，总结点评.例2 如图所示，位于水平面上的物体A的质量m=5 kg，在F=10 N的水平拉力作用下从静止开始向右运动，位移为s=36 m时撤去拉力F.求：在下述两种条件下，力F对物体做功的平均功率各是多大？(取g=10 m/s2)(1)水平面光滑；(2)物体与水平面间的动摩擦因数=0.15.解题思路1:可分为三个阶段：第一步让学生计算力F在36
