（必修2）8.1功和功率（第2课时）（教案2）

skybamboo · 发表于 9 小时前

8.1功和功率（第2课时）
〖教材分析〗
功率是反映力做功快慢的物理量。功率的概念广泛应用于人们的日常生活和科技中，学生在初中已经学过功率的概念，引入这一概念并不困难，通过起重机和人工搬运，拖拉机耕地比牛耕地快得多，从而引出功率的概念。功率的定义，采用了物理学中经常使用的比值定义法。通过对机械动力的分析，讨论了额定功率和实际功率，又根据对物体做功的公式和运动学公式的分析导出功率和速度的关系。
〖教学目标与核心素养〗
物理观念：理解功率的概念，知道功率的物理意义，功率是标量，没有正负。
科学思维：通过日常生产生活实例体验功的概念形成过程。
科学探究：瞬时功率与平均功率的表达式与概念的建立及其意义。
科学态度与责任：使学生养成具体问题具体分析和严密思维的习惯。
〖教学重点与难点〗
重点：理解功率的定义，<Object: word/embeddings/oleObject1.bin>，<Object: word/embeddings/oleObject2.bin>的运用。
难点：<Object: word/embeddings/oleObject3.bin>分析汽车的启动，注意知识的迁移。
〖教学准备〗
多媒体课件
〖教学过程〗
一、新课引入

（播放动图）建筑工地上要把砖块或者其他建筑材料要搬到楼顶上，起重机和搬运工相比，起重机要比工人快得多。拖拉机耕地比牛快得多等等。那如何比较做功的快慢呢？
二、新课教学
（一）功率
回顾一下，我们描述运动的快慢用什么物理量？
用位移除以时间，<Object: word/embeddings/oleObject4.bin>。
我们描述速度变化的快慢呢？
用速度除以时间<Object: word/embeddings/oleObject5.bin>。
类似的讲一个力所做的功w跟完成这些功所用的时间t相除，以此定义一个新的物理量功率。
功率是描述力对物体做功快慢的物理量。
<Object: word/embeddings/oleObject6.bin>
①单位瓦特，简称瓦，符号是w，根据功率的定义式1 W = 1 J/S。瓦这个单位比较小，技术上常用干瓦(kW ) 作功率的单位，1kW = 1000W。
②功率是一个标量且没有正负之分。
力、位移、时间都与功率相联系，这种联系在技术上具有重要意义。那有怎么样的具体关系呢？
例如：一个物体在水平恒力F的作用下，以速度v匀速直线运动了一段时间t，在这段时间t 内恒力F做功的功率多大?
由公式<Object: word/embeddings/oleObject7.bin>①
由前面的学习我们知道这段时间内力做得功为W=Fl②
联立①②得<Object: word/embeddings/oleObject8.bin>③，又因为<Object: word/embeddings/oleObject9.bin>④
再联立③④就得功率速度力的关系式：
<Object: word/embeddings/oleObject10.bin>
可见，一个沿着物体位移方向的力对物体做功的功率, 等于这个力与物体速度的乘积。
思考：当力F和位移l之间有一夹角α时，如何表示功率？
同样的由公式<Object: word/embeddings/oleObject11.bin>①
由前面的学习我们知道力与位移有夹角的关系式为W=Flcosa②

联立①②得<Object: word/embeddings/oleObject12.bin>③，又因为<Object: word/embeddings/oleObject13.bin>④
再联立③④就得功率速度力的关系式
<Object: word/embeddings/oleObject14.bin>

从这个式子也可以看出是F分解为速度的方向和垂直于速度的方向。也可以看成是v分解为力的方向和垂直于力的方向，两者是等价的。
<Object: word/embeddings/oleObject15.bin>中的速度是物体在恒力F作用下的平均速度，所以这里的功率P是指从计时开始到时刻的平均功率。如果时间间隔非常小，上述平均速度就可以看作瞬时速度，这个关系式也就可以反映瞬时速度与瞬时功率的关系。即
<Object: word/embeddings/oleObject16.bin>
①若v表示平均速度，则P表示平均功率。
②若v表示瞬时速度，则P表示瞬时功率。
计算平均功率时，要看清楚是哪一段时间，或哪一个过程。计算瞬时功率时，要看清楚是哪一个时刻，或哪一个位置。

例如：重100N的物体做自由落体运动，在第1s内，重力的平均功率是多少？
要求平均功率先找找平均速度<Object: word/embeddings/oleObject17.bin>①
位移<Object: word/embeddings/oleObject18.bin>②
联立①②得：<Object: word/embeddings/oleObject19.bin>，代入数据得平均速度就是5m/s。
在<Object: word/embeddings/oleObject20.bin>中，力F就是重力G，力与速度同向cosa=1，即<Object: word/embeddings/oleObject21.bin>
代入数据得<Object: word/embeddings/oleObject22.bin>。
同理瞬时速度v瞬=gt=10m/s，所以有<Object: word/embeddings/oleObject23.bin>
代入数据得<Object: word/embeddings/oleObject24.bin>。
小结
<Object: word/embeddings/oleObject25.bin>（比较常用）
1.求平均功率
<Object: word/embeddings/oleObject26.bin>（v是平均速度）
2.求瞬时功率：<Object: word/embeddings/oleObject27.bin>（v是瞬时速度）
思考与讨论
从P = Fv可以看出，汽车、火车等交通工具和各种起重机械，当发动机的输出功率P一定时，牵引力F与速度v成反比。你认为应该怎样增大它们的牵引力呢？
在汽车技术动作<Object: word/embeddings/oleObject28.bin>，P是汽车的输出功率，也就是油门。F是汽车的牵引力，v是汽车的瞬时速度。

从P＝Fv可以看出，汽车当发动机的功率P一定时，牵引力F与速度成反比，要增大牵引力，就要减小速度。

发动机输出的功率不能无限制地增大，所以汽车上坡时，司机要用“换挡”的办法减小速度，来得到较大的牵引力。

（播放动图）不过，在发动机功率一定时，通过减小速度提高牵引力或通过减小牵引力而提高速度，效果都是有限的，这时加大油门也不起多大作用了。所以，要提高速度和增大牵引力，必须提高发动机的额定功率，这就是高速火车、汽车和大型舰船需要大功率发动机的原因。
课本例题
某型号汽车发动机的额定功率为60 kW，在水平路面上行驶时受到的阻力是1800N,求发动机在额定功率下汽车匀速行驶的速度。在同样的阻力下，如果行驶速度只有54 km/h，发动机输出的实际功率是多少?
解题提示：①发动机的额定功率是汽车长时间行驶时所能发出的最大功率。实际功率不一定总等于额定功率，大多数情况下输出的实际功率都比额定功率小，但在需要时，短时间也可输出更大的功率。这个例题的两问分别属于两种不同的情况，应该注意这点。
②此外，同一辆汽车，速度越大时空气的阻力越大，题中说“在同样的阻力下”，表明本题对于较低速度行驶时发动机的功率只要求估算。
③汽车匀速行驶：则有牵引力等于阻力；发动机达到额定功率。
课堂练习
例1：一台电动机工作时的功率是10kW，要用它匀速提2.7×104kg的货物，提升的速度将是多大?
解题提示：电动机匀速提升货物：则有牵引力等于阻力；发动机达到额定功率。
例2：一台抽水机每秒能把30 kg 的水抽到10m高的水塔上，如果不计额外功的损失，这台抽水机输出的功率是多大？如果保持这一输出功率，半小时内能做多少功?
解题提示：重力做功，注意机械功的求法。
例3：用起重机把重量为2.0×103N的物体匀速地提高了5m，钢绳的拉力做了多少功？重力做了多少功？这些力做的总功是？
解题提示：（1）确定研究对象，构建模型，（2）对这个物体进行运动分析和受力分析：①竖直向下的重力mg；②竖直向上的拉力F拉；③物体匀速向上运动，所以mg=F拉。（3）根据力与运动方向的关系，判断各个力做功情况。①重力与运动方向相反，做负功；②拉力与运动方向相同，做正功。
〖板书设计〗

8.1功和功率（第2课时）

一、功率
1、定义：功与完成这些功所用时间的比值，叫作功率。
2、公式： <Object: word/embeddings/oleObject29.bin>
3、物理意义：反映物体做功的快慢。
4、单位：瓦特（国际单位制）,简称瓦，符号是 W。1 W＝1 J/s
5、功率是标量，且无负值。
二、功率与速度：<Object: word/embeddings/oleObject30.bin>
①若v表示平均速度，则P表示平均功率。
②若v表示瞬时速度，则P表示瞬时功率。
<Object: word/embeddings/oleObject31.bin>（比较常用）
1.求平均功率
<Object: word/embeddings/oleObject32.bin>（v是平均速度）
2.求瞬时功率：<Object: word/embeddings/oleObject33.bin>（v是瞬时速度）
〖教学反思〗

功率的教学是一个难点，以往的教学过程按教科书的思路进行授课，课堂显得枯燥，学生学习热情不高，本教学设计按照新高考平价的要求和理念，为学生创设了一个熟悉的生活情境，引起学生的注意和思考，再以学生小组讨论的方式，逐步引导学生认识功率的知识，最后让学生用所学知识解决实际问题，使学生体会到学以致用的乐趣，顺利的解决了教学难点，取得了良好的教学效果。

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