最新高一物理功率教案.docx
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最新高一物理功率教案
高一物理功率教案
引入课题
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．
然后提出力对物体做功的实际问题中，有做功快慢之分，物理学中又是如何来描述的？
这节课我们就来研究这个问题．教学过程1、功率
初中同学们学习过功率的有关知识，都知道功率是用来描述力做功快慢的物理量．我们一起讨论一些问题．
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？
A．W1＝W2，t1＞t2；B．W1＝W2，t1＜t2；C．W1＞W2，t1＝t2；D．W1＜W2，t1＝t2．
上述条件下，哪个力做功快的问题学生都能作出判断，其实都是根据W/t这一比值进行分析判断的．让学生把这个意思说出来，然后总结并板书如下：
功率是描述做功快慢的物理量．
功和完成这些功所用的时间之比，叫做功率．如果用W表示功，t表示完成这些功所用的时间，P表示功率，则：
P=W/t
明确告诉学生上式即为功率的定义式，然后说明P的单位，W用J、t用s作单位，P的单位为J/s，称为瓦特，符号为W．最后分析并说明功率是标量．
接下来着重说明，功率的大小与单位时间内力所做的功为等值．
至此，再将功的定义式与速度v的定义式作类比，使学生理解，虽然研究的是不同性质的问题，但是研究方法是相同的．然后提出问题，与学生一起讨论功率的物理意义．
上一节我们讲了功的概念、功的公式之后，经过分析和讨论，对功的物理意义已有所了解．谁能复述一下？
在学生说出做功过程是能量转化过程之后，立即启发：
那么做功快慢恰能表明能量转化的快慢吗？
因此，应该将功率理解为是描述做功过程中能量转化快慢的物理量，并将这一认识进行板书．2、平均功率与瞬时功率
举例：
一个质量是1.0kg的物体，从地面上方20m高处开始做自由落体运动，第1s时间内下落的位移是多少？
这1s内重力对物体做多少功？
第2s时间内物体下落的位移是多少？
这1s内重力对物体做多少功？
前1s和后1s重力对物体做功的功率各是多大？
这2s时间内重力对物体做功的功率是多大？
指出即使是同一个力对物体做功，在不同时间内做功的功率也可能是有变化的．因而，用P＝W/t求得的功率只能反映t时间内做功的快慢，只具有平均的意义．板书如下：
平均功率：
P=W/t瞬时功率
为了比较细致地表示出每时每刻的做功快慢，引入了瞬时功率的概念，即瞬时功率是表示某个瞬时做功快慢的物理量．
提出瞬时功率如何计算的问题后，作如下推导：
一段较短时间内的平均功率可以写成如下公式：
P＝W/t=W=F·s/t，而s/t=v所以：
P=F·v
当t值足够小时，v就表示某一时刻的瞬时速度，所以这时P就表示该时刻的瞬时功率．因此P＝F·v就是瞬时功率计算公式讨论：
①如果作用于物体上的力F为恒力，且物体以速度v匀速运动，则力对物体做功的功率保持不变．此
情况下，任意一段时间内的平均功率与任一瞬时的瞬时功率都是相同的．②很多动力机器通常有一个额定功率，且通常使其在额定功率状态工作，根据P＝Fv可知：
当路面阻力较小时，牵引力F也小，v可以大，即汽车可以跑得快些；
当路面阻力较大，或爬坡时，需要比较大的牵引力，v必须小．这就是爬坡时汽车换低速挡的道理．③如果动力机器原来在远小于额定功率的条件下工作，例如汽车刚刚起动后的一段时间内，速度逐渐增大过程中，牵引力仍可增大，即F和v可以同时增大，但是这一情况应以二者乘积等于额定功率为限度，即当Fv=P额．以后，这种情况不可能实现．
应用公式P＝Fv计算m＝1kg的物体做自由落体运动中下落1s末和2s末的瞬时功率．由v1＝10m/s按公式求得P1＝100J；由v2＝20m/s按公式求得P2＝200J．
根据上述结果启发学生思考瞬时功率的物理意义．最后指出，此题中是重力对物体做功，使重力势能逐渐向动能转化．随着时间的延续，重力势能向动能转化加快．3、例题讲解
例1、如图1所示，位于水平面上的物体A的质量m＝5kg，在F＝10N的水平拉力作用下从静止开始向右运动，位移为s＝36m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？
设水平面光滑；
设物体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.15．解答过程可分为三个阶段：
①让学生计算力F在36m位移中所做的功，强调功只由F和s这两个要素决定，与其它因素无关，因而两种情况下力F做的功相同，均为W＝360J．
②由同学计算这两次做功所用的时间．用牛顿第二定律求出：
分别求出t1＝6s，t2＝12s．
③用功率的定义式即平均功率的计算公式求得P1＝60W，P2＝30W．如果有的同学用公式vt2=2αs分别求出每次的末速度，再用公式：
和
，最后用
求得最后结果也可以，并指出这是求出每次的平均速度
解决问题的一另一思路。
例2、如图2所示，位于水平面上的物体A，在斜向上的恒定拉力作用下，正以v＝2m/s的速度向右做匀速直线运动．已知F的大小为100N，方向与速度v的夹角为37°，求：
拉力F对物体做功的功率是多大？
物体向右运动10s的过程中，拉力F对它做多少功？
通过此例题的解答，让学生掌握功率的计算公式P＝Fvcosα，并提醒学生，不要认为F与v总是在同一直线上；并且知道，在功率已知的条件下，可以用W＝P·t计算一段时间内力所做的功．第问的结果为P＝160W；第问的结果为W＝1600J．例3、课本p．139上的例题，注意区分几个概念．课堂小结
1、我们讲了功率概念之后，得到了两个公式，定义式P＝W/t和瞬时功率的公式P＝F·v．
2、公式P＝W/t中的t趋近于零时，P即为瞬时功率．不过此公式主要用来计算平均功率．公式P＝Fv中，当v为瞬时速度时，P即为瞬时功率；当v用平均速度
时，也可计算平均功率．当然要注
意
所对应的时间段．说明：
1、将功率理解为表示能量转化快慢的物理量具有普遍意义．如一台电动机的额定功率是10kW，表明它每秒钟可以将10kJ的电能转化为机械能，不管它是否工作．因而机器的功率实际上可以表示它进行能量转化的能力大小．
2
、力可以做负功，自然也有负功率．学生不问到时可以不讲．课本上也没讲．重要的不是功率的
正负问题，而是要结合实际问题说清楚能量转化的方向和快慢．例如，一物体沿粗糙水平面向前滑动，根据P＝f·v可知其机械能向内能转化，转化的快慢与速度v成正比，这就表达清楚了，没有强调负功率的必要
扩展资料额定功率与实际功率
额定功率是发动机正常工作时的最大功率，通常都在铭牌上标明，机器工作时，必须受额定功率的限制，这是基本原则，发动机实际的输出功率，可以小于额定功率，在某些情况下，实际功率也可以略大于额定功率，但不允许长时间超过额定功率．
关于汽车启动的运动过程分析
1、下面我们来讨论汽车起动的模型：
以恒定功率起动，其运动过程是：
2、以恒定加速度起动，其运动过程是：
机车启动的两种过程
1
、以恒定的功率起动：
机车以恒定的功率起动后，若运动过程中所受阻力f不变，由于牵引力
，随v增大，F
减小．根据牛顿第二定律，
是做加速度减小的加速运动．直至
，当速度
v增大时，加速度a减小，其运动情况
时，a减小至零，此后速度不再增大，速度达到最大值而做
匀速运动，做匀速直线运动的速度是，下面是这个动态过程的简单方框图
这一过程的v-t关系如图所示．
2
、车以恒定的加速度a起动．
由知，当加速度a不变时，发动机牵引力F恒定，再由知，F一定，发动机实际输出功率P随v的增大而增大，但当P增大到额定功率以后不再增大，此后，发动机保持额定
功率不变，
v继续增大，牵引力F减小，直至后匀速运动．
在
P增至
时，
，车速达到最大值
，此
之前，车匀加速运动，其持续时间为
．计算时，先算出F
；
，再求出
在P增至图
，最后根据求
t．
．下面是这个动态过程的简单方框
之后，为加速度减小的加速运动．直至达到
这一过程的v-t关系如图所示。
习题精选
1.质量为ｍ的物体自高处自由落下，时间ｔ内重力的平均功率为_____，t秒末重力的瞬时功率为_____.
2.设飞机飞行时所受的阻力与其速度的平方成正比.如果飞机以速度ｖ匀速飞行时其发动机的功率为P，则飞机以2ｖ的速度匀速飞行时其发动机的功率为_____.
3.起重机的钢绳吊着物体由静止开始竖直向上运动，先以加速度a加速运动再匀速运动，最后减速运动到静止，则关于各段运动中绳的拉力的平均功率，下列说法中正确的是A.第一段平均功率最大B.第二段平均功率最大
课题:
功率
新课标要求
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、P?
W，P?
Fv的运用t
过程与方法
1、P?
W通常指平均功率，?
t?
0为瞬时功率t
2、P?
Fv，分析汽车的启动，注意知识的迁移
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。
教学工具
投影仪、投影片、录相资料、CAI课件。
教学过程
1.引入新课
不同的物体做相同的功，所用的时间可能不同，或在相同的时间内，做的功可能不同。
也就是说做功存在着快慢之分，那么，怎样描述做功的快慢呢？
这就是本节课要学习的问题。
2.进行新课
1、功率
教师活动：
一台起重机能在1min内把1t的货物提到预定的高度，另一台起重机只用30s
就可以做相同的功。
两台起重机谁做功更快？
你是用什么方法比较它们做功
快慢的？
学生活动：
稍作思考回答，后一台起重机做功更快。
做相同的功，比较所用时间。
教师活动：
一台起重机能在1min内把1t的货物提到预定的高度，另一台起重机用30s
把0.4t的货物提到预定的高度。
两台起重机谁做功更快？
你是用什么方法
比较它们做功快慢的？
学生活动：
认真思考，分组讨论，选出代表回答。
教师活动：
倾听学生回答，点评。
投影问题：
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？
A．W1=W2，t1＞t2
B．W1=W2，t1＜t2
C．W1＞W2，t1=t2
D．W1＜W2，t1=t2
点评：
上述条件下，哪个力做功快的问题学生都能作出判断，其实都是根据W/t这一比值进行分析判断的。
让学生把这个意思说出来，然后总结。
培养学生分析问题的方法。
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
表示，则W，叫做功率。
用Pt
P?
Wt
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。
教师活动：
指导学生阅读教材，提问：
1、功率的单位是什么？
2、公式P?
W是平均功率还是瞬时功率？
就课本第7页“说一说”栏目中t
提出的问题分组讨论后回答。
学生活动：
学生阅读教材后，小组讨论，回答。
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，在SI制中，
功率的单位是：
瓦特=W），1W=1J/s，常用单位：
千瓦1kW=1000W
2、P?
W指平均功率，当?
t?
0时，即表示瞬时功率t
2、对额定功率和实际功率的学习
教师活动：
指导学生阅读教材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？
点评：
通过学生阅读，培养学生的阅读理解能力。
学生阅读后回答。
教师帮助总结、补充。
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。
实际功率：
指机器工作中实际输出的功率。
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。
机车起动过程中，发动机的功率指牵引力的功率而不是合外力或阻力的功率。
3、功率与速度
教师活动：
提出问题：
力、位移、时间都与功率相联系，请同学们用学过的知识推导出
功率与速度的关系式；推不出来的同学可以先阅读教材“功率与速度”部分，
然后自己再推导。
学生活动：
思考老师提出的问题，推导功率与速度的关系式。
点评：
培养学生推理能力。
教师活动：
巡回指导，发现问题及时帮助学生解决问题。
投影学生的推导过程，点评、
总结。
分析公式的意义。
1、P=Fv，即力F的功率等于力F和物体运动速度v的乘积。
当F与v不在
一条直线上时，则用它们在一条直线上的分量相乘。
2、公式P=Fv中若v表示在时间t内的平均速度，P表示力F在这段时间t
内的平均功率；
3、如果时间t取得足够小，公式P=Fv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，用自己的话加以解释。
学生活动：
阅读教材，讨论、推理、作答。
根据公式P=Fv：
①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。
②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。
③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。
教师活动：
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。
学生活动：
独立审题，分析题意，求解。
教师活动：
投影学生的求解过程，总结点评。
3.课堂总结、点评
教师活动：
让学生概括总结本节的内容。
请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本
上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。
学生活动：
认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结
和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。
点评：
总结课堂内容，培养学生概括总结能力。
教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。
4.实例探究
关于功率的计算
［例1］质量m=kg的物体，在水平力F=6Ｎ的作用下，在光滑水平面上从静止开始运动，运动时间t=s，求：
力F在t=s内对物体所做的功。
力F在t=s内对物体所做功的平均功率。
在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==m/s，则：
物体在s末的速度v=at=6ｍ/s
力F做的功W=Fs=6×J=5J
力F在s内的平均功率P==1Ws末力F的瞬时功率P=Fv=6×W=3W
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，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.1倍，g取10ｍ/s，问：
①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?
②若汽车保持0.5ｍ/s的加速度做匀加速运动，这一过程能维持多长时间?
解析：
①当牵引力F大小等于阻力f时，汽车的加速度a=０，速度达到最大值vm，据公式Ｐ=Fv，可得出汽车最大速度vm2Fm2物体在s内的位移s=12at=mWt0?
v6?
6?
W=1W）2
P额=Fv=fvm
功率
一、教学目标1．理解功率的概念：
知道功率是表示做功快慢的物理量。
知道功率的定义和定义式P＝W/t；知道在国际单位制中，功率的单位是瓦特。
知道公式P＝Fv的物理意义。
．掌握功率的计算：
能够用公式P＝W/t解答有关的问题。
能够用公式P＝Fv解答有关的问题。
二、重点、难点分析
1．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。
2．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的基础。
三、主要教学过程引入课题
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。
然后提出力对物体做功的实际问题中，有做功快慢之分，物理学中又是如何来描述的？
这节课我们就来研究这个问题。
教学过程设计1．功率
初中同学们学习过功率的有关知识，都知道功率是用来描述力做功快慢的物理量。
我们一起讨论一些问题。
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？
A．W1＝W2，t1＞t2；
B．W1＝W2，t1＜t2；C．W1＞W2，t1＝t2；D．W1＜W2，t1＝t2。
上述条件下，哪个力做功快的问题学生都能作出判断，其实都是根据W/t这一比值进行分析判断的。
让学生把这个意思说出来，然后总结并板书如下：
功率是描述做功快慢的物理量。
功和完成这些功所用的时间之比，叫做功率。
如果用W表示功，
t
明确告诉学生上式即为功率的定义式，然后说明P的单位，W用J、t用s作单位，P的单位为J/s，称为瓦特，符号为W。
最后分析并说明功率是标量。
接下来着重说明，功率的大小与单位时间内力所做的功为等值。
至此，再将功的定义式与速度v的定义式作类比，使学生理解，虽然研究的是不同性质的问题，但是研究方法是相同的。
然后提出问题，与学生一起讨论功率的物理意义。
上一节我们讲了功的概念、功的公式之后，经过分析和讨论，对功的物理意义已有所了解。
谁能复述一下？
在学生说出做功过程是能量转化过程之后，立即启发：
那么做功快慢恰能表明能量转化的快慢吗？
因此，应该将功率理解为是描述做功过程中能量转化快慢的物理量，并将这一认识进行板书。
2．平均功率与瞬时功率
举例一个质量是1.0kg的物体，从地面上方20m高处开始做自由落体运动，第1s时间内下落的位移是多少？
这1s内重力对物体做多少功？
第2s时间内物体下落的位移是多少？
这1s内重力对物体做多少功？
前1s和后1s重力对物体做功的功率各是多大？
这2s时间内重力对物体做功的功率是多大？
指出即使是同一个力对物体做功，在不同时间内做功的功率也可能是有变化的。
因而，用P＝W/t求得的功率只能反映t时间内做功的快慢，只具有平均的意义。
板书如下：
平均功率
瞬时功率
为了比较细致地表示出每时每刻的做功快慢，引入了瞬时功率的概念，即瞬时功率是表示某个瞬时做功快慢的物理量。
提出瞬时功率如何计算的问题后，作如下推导：
一段较短时间内的平均功率可以写成如下公式，而Δ
P＝F·v此为瞬时功率计算公式
讨论：
①如果作用于物体上的力F为恒力，且物体以速度v匀速运动，则力对物体做功的功率保持不变。
此情况下，任意一段时间内的平均功率与任一瞬时的瞬时功率都是相同的。
②很多动力机器通常有一个额定功率，且通常使其在额定功率状态工作，根据P＝Fv可知：
当路面阻力较小时，牵引力F也小，v可以大，即汽车可以跑得快些；当路面阻力较大，或爬坡时，需要比较大的牵引力，v必须小。
这就是爬坡时汽车换低速挡的道理。
③如果动力机器原来在远小于额定功率的条件下工作，例如汽车刚刚起动后的一段时间内，速度逐渐增大过程中，牵引力仍可增大，即F和v可以同时增大，但是这一情况应以二者乘积等于额定功率为限度，即当Fv=P额。
以后，这种情况不可能实现。
应用公式P＝Fv计算m＝1kg的物体做自由落体运动中下落1s末和2s末的瞬时功率。
由v1＝10m/s按公式求得P1＝100J；由v2＝20m/s按公式求得P2＝200J。
根据上述结果启发学生思考瞬时功率的物理意义。
最后指出，此题中是重力对物体做功，使重力势能逐渐向动能转化。
随着时间的延续，重力势能向动能转化加快。
3．例题讲解
例1．如图1所示，位于水平面上的物体A的质量m＝5kg，在F＝10N的水平拉力作用下从静止开始向右运动，位移为s＝36m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？
设水平面光滑；
设物体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.15。
解答过程可分为三个阶段：
①让学生计算力F在36m位移中所做的功，强调功只由F和s这两个要素决定，与其它因素无关，因而两种情况下力F做的功相同，均为W＝360J。
②由同学计算这两次做功所用
分别求出t1＝6s，t2＝12s。
③用功率的定义式即平均功率的计算公式求得P1＝60W，P2＝30W。
如果有的同学用公式vt2=2αs分别求出每次的末速度，再用公式
例2．如图2所示，位于水平面上的物体A，在斜向上的恒定拉力作用下，正以v＝2m/s的速度向右做匀速直线运动。
已知F的大小为100N，方向与速度v的夹角为37°，求：
拉力F对物体做功的功率是多大？
物体向右运动10s的过程中，拉力F对它做多少功？
通过此例题的解答，让学生掌握功率的计算公式P＝Fvcosα，并提醒学生，不要认为F与v总是在同一直线上；并且知道，在功率已知的条件下，可以用W＝P·t计算一段时间内力所做的功。
第问的结果为P＝160W；第问的结果为W＝1600J。
例3．课本p．113上的例题，先让学生自己看。
让学生注意船速增大的物理过程分析，然后结合图3再做讲解。
指明船在额定功率条件下行驶，牵引力F与速度v的乘积为一定值，在图中为双曲线，设阻力f正比v，则这两条线的交点P的横坐标值即为最大速度vm。
四、课堂小结
1．我们讲了功率概念之后，得到了两个公式，定义式P＝W/t和瞬时功率的公式P＝F·v。
2．公式P＝W/t中的t趋近于零时，P即为瞬时功率。
不过此公式主要用来计算平均功率。
公式P＝Fv中，当v为瞬时速度时，P即为瞬
应的时间段。
五、说明
1．将功率理解为表示能量转化快慢的物理量具有普遍意义。
如一台电动机的额定功率是10kW，表明它每秒钟可以将10kJ的电能转化为机械能，不管它是否工作。
因而机器的功率实际上可以表示它进行能量转化的能力大小。
．力可以做负功，自然也有负功率。
学生不问到时可以不讲。
课本上也没讲。
重要的不是功率的正负问题，而是要结合实际问题说清楚能量转化的方向和快慢。
例如，一物体沿粗糙水平面向前滑动，根据P＝f·v可知其机械能向内能转化，转化的快慢与速度v成正比，这就表达清楚了，没有强调负功率的必要。
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