新人教版高中物理必修二 同步教案

第七章 机械能守恒定律

第三节 功率

【教学目标】 知识和技能

1．知道功率的物理意义、定义式、单位。

2．理解功率的导出式P=F·v的物理意义，并掌握其用法，会利用功率的两个公式来解释现象和进行计算。

3．理解平均功率和瞬时功率，了解平均功率、瞬时功率、额定功率、实际功率的区别与联系。 过程和方法

1．通过实例体验功率概念的形成过程及功率的实际意义，通过功率的定义过程，体会应用比值方法建立物理概念的方法。

2．学会求解各种不同的功率。

3．运用功率的不同表达式分析和解决动力机械的运动问题。 情感态度与价值观

1．使学生养成具体问题具体分析和严密思维的习惯。 2．提高学生理论联系实际、解决实际问题的能力。 3．培养学生敢于发表自己观点、善于合作的良好习惯。 【教学重点】

1．理解功率的概念。 2．知道功率的种类及其计算。 【教学难点】

1．功率的表达式P=F·v的物理意义和运用。 2．瞬时功率和平均功率的计算。 【教学时数】 2课时 【教学过程】新课导入

教师：人们在生产、生活和工作中使用了大量的机械来做功，这与人力直接做功或畜力做功，在完成功的快慢方面有何不同？请举例说明。

（引发学生思考，让学生从身边生活寻找做功快慢的事例，并思考机械与人或畜力做功快慢的差异。）

[来源:Z+xx+k.Com]

预测学生所举事例可能有：

1、人上高楼（如8层楼）时，乘电梯比走路要快得多； 2、拖拉机耕地比牛耕地要快得多；

3、挖土机与人，要完成相同的挖土任务，人花的时间要长得多； 4、从水井里提水，使用抽水机比人工要快得多； 5、……

（列举生产、生活中发生的事例，使学生体会功率与生活、生产息息相关，无处不在，研究功率具有重要的现实意义，并引导学生注意观察身边物理现象，体会到物理知识就在我们身边，感悟物理规律研究的价值，激起学生的求知欲。）

功是能量转化的量度，人们十分关注做功的多少。然而不同的机械或人，其做功的快慢是不同的。

（分析一些生产事例、工作场面，或展示一些做功快慢不同的图片。有条件的情况下还可通过多媒体手段更生动地展示这些画面和情景，使学生对做功快慢的情形有更为形象和具体的认识，从而为建立正确的“功率”概念打下良好基础。）

教师：在建筑工地上分别采用以下三种方式，把1t的货物从地面运到三楼， 方式一：搬运工分批搬运，需时间3h 方式二：用一台起重机提升，需时1min 方式三：用另一台起重机提升，需时30 s

上述三种情况下，把货物由地面运到三楼时，请思考以下问题： 1、用不同的方式，对货物所做的功是否相同？ 2、所用时间不同，三种方式中做功的快慢是否相同？

[来源:学科网]

结论：对重物所做的功相同，但所用时间不同，说明做功快慢不同。

说明：通过引导学生分析有关事例，形成初步共识：人们选用机械来做功时，不仅要考虑做功多少，还要考虑机械做功的快慢。如挖掘机做功比人快；大卡车比拖拉机做功快；拖拉机耕地比牛耕地要快；起重吊车比搬运工人做功快；抽水机比辘轳提水快，等等。研究做功的快慢有着重要的实际意义。通过实际问题让学生感性地认识做功的快慢。

教师：不同的机器或物体做功有快有慢，如何来衡量做功的快慢呢？请同学们思考并提出解决方案。

（引导学生思考：如何比较物体做功快慢？讨论中注意培养学生的发散思维能力和批判思维能力。）

预测学生可能有以下认识：

1、选择相同时间，比较做功多少，做功多的，做功就快； 2、选择做相同的功，比较做功的时间长短，时间长的，做功就慢；

3、类比“速度”的定义方法，用做功和完成这些功所花的时间的比值来定义“功率”； 4、……

说明：对学生提出的各种方案可能有问题或不完整，教师应鼓励学生在交流中补充完善自己的认识。

教学中注意引导学生类比如“速度”、“加速度”概念的定义方法，体会比值法定义功率概念。 新课推进 一、功率的含义

1．定义：功W与完成这些功所用时间t的比值叫做功率。 （板书） 2．定义式：P=W/ t （板书）

3．物理意义：表示物体做功快慢的物理量。 （板书）

4．单位：（板书）教师请一位同学正确地说出定义式中各个字母所表示的物理量及其单位。

国际单位：瓦特（w），常用单位：千瓦（kw）或焦耳/秒（J/s）（板书）

W→功→单位：焦耳（J） ｔ→做功所用时间→单位：秒(s)

换算关系：１kw = 1000 w

１w=１J/s（板书）

说明：用已知物理量的比值定义新的物理量，是建立物理概念常用的方法。使用该方法能够进一步揭示和表述被探究对象的某些物理性质及变化规律，像我们已经研究过的速度、加速度等物理量就是用这种方法来定义的。

5. 功率是标量，功率表示做功过程中能量转化的快慢。（板书） 6. 讨论与交流：

小实验：把一段粉笔放在书的封面上，打开书的封面形成一个斜面，并使粉笔开始下滑。请同学仔细分析一下，在下滑的过程中粉笔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：

（1）比较不同倾角时的功率，应注意粉笔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。

（2）实验的分析讨论，要注意所分析的是某个力的平均功率。注意引导学生进行受力分析、做功分析，可利用功率的定义式，在理论上进行推演，使思维更加严密。

7. 一些常见机械做功功率

（1）汽车发动机5×10 W～15×10 W （2）摩托车约2×10 W

8

（3）喷气客机约2×10 W （4）人心脏跳动的功率1.5W左右

136

（5）火箭的发动机约1×10 W （6）万吨巨轮10W以上

2

（7）蓝鲸游动的功率可达350kW （8）人的平均功率约1×10 W （9）优秀运动员短时间内的功率可达1000W 二、功率P与力F、速度v的关系 （板书）

4

4

3

1. 功率与力、速度的关系推导 （板书）

教师：一部汽车载重时和空车时，在公路上以相同的速度行驶，试讨论这两种情况下汽车的输出功率是否相同？为什么？

预测学生的回答可能有：

（1）载重汽车与地摩擦力较大，牵引力也大，由于行驶速度一样，故相同时间内，载重车的牵引力做功较多，所以载重汽车的输出功率较大；

（2）载重汽车行驶得比空车慢，因此功率较小；

（3）载重汽车比空车费力，因此载重车的输出功率较空车时要大些； （4）……

说明：上述分析讨论的目的是启发学生思考功率与力和速度有何关系。学生分析可能会出现片面和不完整回答，教师要参加到学生的讨论分析中，帮助、启发和引导学生形成正确的认识。得出正确的答案(1)。

[来源:学§科§网]

接着，教师引导学生思考，如何计算牵引力的功率。（让学生根据所学知识和功率定义式进行推演，培养良好的科学思维能力和思维习惯）

教师：某汽车在平直公路上做匀速直线运动，已知其牵引力大小为F，运行速度为v，试求此时汽车牵引力F的功率为多少？

（注意引发学生思考解决问题的思路，应用功和功率的定义式进行分析和推导。） 2.公式：P=Fv （F与位移s或v同方向）（板书）

即力F的功率等于力F和物体运动速度v的乘积.。注意F是速度v方向上的作用力。 分析讨论：由v = s / t求出的是物体在时间ｔ内的平均速度，代入公式P=F v求出的功率是F在时间ｔ内的平均功率；如果ｔ取得足够小，则v表示瞬时速度，此时由Ｐ＝Fv求得的功率就是F在该时刻的瞬时功率。即当v为平均速度时，求得的功率就是平均功率，

v为瞬时速度时，求得的功率就是瞬时功率。

总结：

v是平均速度v，P是平均功率P（F为恒力，且F与v同向）（板书） P=Fv

v是瞬时速度，P是瞬时功率（板书）

说明：如果物体做匀速直线运动，由于瞬时速度与平均速度相等，故此时平均功率等于瞬时功率。

教师：汽车以额定功率在平直公路行驶时，若前方遇到了一段较陡的上坡路段，汽车司机要做好什么调整，才能确保汽车驶到坡顶？为什么？

预测学生的回答可能有：

（1）加大油门，汽车可顺利行驶到达坡顶。 （2）汽车要换档，才能顺利行驶到达坡顶。