2019-2020年高中物理 功率教案 新人教版必修2一、教學(xué)目標(biāo)1理解功率的概念：(1)知道功率是表示做功快慢的物理量。(2)知道功率的定義和定義式PW/t；知道在國際單位制中，功率的單位是瓦特(W)。(3)知道公式PFv的物理意義。2掌握功率的計算：(1)能夠用公式PW/t解答有關(guān)的問題。 (2)能夠用公式PFv解答有關(guān)的問題。二、重點、難點分析1功率的概念、功率的物理意義是本節(jié)的重點內(nèi)容，如果學(xué)生能懂得做功快慢表示的是能量轉(zhuǎn)化的快慢，自然能感悟出功率實際上是描述能量轉(zhuǎn)化快慢的物理量。2瞬時功率的概念學(xué)生較難理解，這是難點。學(xué)生往往認(rèn)為，在某瞬時物體沒有位移就沒有做功問題，更談不上功率了。如果學(xué)生沒有認(rèn)識到功率是描述能量轉(zhuǎn)化快慢的物理量，這個難點就不易突破，因此，在前面講清楚功率的物理意義很有必要，它是理解瞬時功率概念和物理意義的基礎(chǔ)。三、主要教學(xué)過程(一)引入課題首先以提問方式復(fù)習(xí)上一節(jié)所學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容，重點是功的概念和功的物理意義。然后提出力對物體做功的實際問題中，有做功快慢之分，物理學(xué)中又是如何來描述的？這節(jié)課我們就來研究這個問題。(二)教學(xué)過程設(shè)計1功率初中同學(xué)們學(xué)習(xí)過功率的有關(guān)知識，都知道功率是用來描述力做功快慢的物理量。我們一起討論一些問題。力F1對甲物體做功為W1，所用時間為t1；力F2對乙物體做功為W2，所用時間為t2，在下列條件下，哪個力做功快？AW1W2，t1t2；BW1W2，t1t2；CW1W2，t1t2；DW1W2，t1t2。上述條件下，哪個力做功快的問題學(xué)生都能作出判斷，其實都是根據(jù)W/t這一比值進(jìn)行分析判斷的。讓學(xué)生把這個意思說出來，然后總結(jié)并板書如下：功率是描述做功快慢的物理量。功和完成這些功所用的時間之比，叫做功率。如果用W表示功，t明確告訴學(xué)生上式即為功率的定義式，然后說明P的單位，W用J、t用s作單位，P的單位為J/s，稱為瓦特，符號為W。最后分析并說明功率是標(biāo)量。接下來著重說明，功率的大小與單位時間內(nèi)力所做的功為等值。至此，再將功的定義式與速度v的定義式作類比，使學(xué)生理解，雖然研究的是不同性質(zhì)的問題，但是研究方法是相同的(同時也為后面講瞬時功率做了些準(zhǔn)備)。然后提出問題，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)過分析和討論，對功的物理意義已有所了解。誰能復(fù)述一下？在學(xué)生說出做功過程是能量轉(zhuǎn)化過程之后，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程中能量轉(zhuǎn)化快慢的物理量，并將這一認(rèn)識進(jìn)行板書。2平均功率與瞬時功率舉例一個質(zhì)量是1.0kg的物體，從地面上方20m高處開始做自由落體運動，第1s時間內(nèi)下落的位移是多少？(與學(xué)生一塊算出是5m，g取10m/s2)這1s內(nèi)重力對物體做多少功？(與學(xué)生一起算出W150J)第2s時間內(nèi)物體下落的位移是多少？(15m)這1s內(nèi)重力對物體做多少功？(W2150J)前1s和后1s重力對物體做功的功率各是多大？(P150W，P2150W)這2s時間內(nèi)重力對物體做功的功率是多大？(P100W)指出即使是同一個力對物體做功，在不同時間內(nèi)做功的功率也可能是有變化的。因而，用PW/t求得的功率只能反映t時間內(nèi)做功的快慢，只具有平均的意義。板書如下：(1)平均功率(2)瞬時功率為了比較細(xì)致地表示出每時每刻的做功快慢，引入了瞬時功率的概念，即瞬時功率是表示某個瞬時做功快慢的物理量。提出瞬時功率如何計算的問題后，作如下推導(dǎo)：一段較短時間內(nèi)的平均功率可以寫成如下公式(PW/t)，而PFv此為瞬時功率計算公式討論：如果作用于物體上的力F為恒力，且物體以速度v勻速運動，則力對物體做功的功率保持不變。此情況下，任意一段時間內(nèi)的平均功率與任一瞬時的瞬時功率都是相同的。很多動力機器通常有一個額定功率，且通常使其在額定功率狀態(tài)工作(如汽車)，根據(jù)PFv可知：當(dāng)路面阻力較小時，牽引力F也小，v可以大，即汽車可以跑得快些；當(dāng)路面阻力較大，或爬坡時，需要比較大的牽引力，v必須小。這就是爬坡時汽車換低速擋的道理。如果動力機器原來在遠(yuǎn)小于額定功率的條件下工作，例如汽車剛剛起動后的一段時間內(nèi)，速度逐漸增大過程中，牽引力仍可增大，即F和v可以同時增大，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)Fv=P額。以后，這種情況不可能實現(xiàn)。應(yīng)用公式PFv計算m1kg的物體做自由落體運動中下落1s末和2s末的瞬時功率。由v110m/s按公式求得P1100J；由v220m/s按公式求得P2200J。根據(jù)上述結(jié)果啟發(fā)學(xué)生思考瞬時功率的物理意義。最后指出，此題中是重力對物體做功，使重力勢能逐漸向動能轉(zhuǎn)化。隨著時間的延續(xù)，重力勢能向動能轉(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A的質(zhì)量m5kg，在F10N的水平拉力作用下從靜止開始向右運動，位移為s36m時撤去拉力F。求：在下述兩種條件下，力F對物體做功的平均功率各是多大？(取g10m/s2)(1)設(shè)水平面光滑；(2)設(shè)物體與水平面間的動摩擦因數(shù)0.15。解答過程可分為三個階段：讓學(xué)生計算力F在36m位移中所做的功，強調(diào)功只由F和s這兩個要素決定，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W360J。由同學(xué)計算這兩次做功所用分別求出t16s，t212s。用功率的定義式即平均功率的計算公式求得P160W，P230W。如果有的同學(xué)用公式vt2=2s分別求出每次的末速度，再用公式例2如圖2所示，位于水平面上的物體A，在斜向上的恒定拉力作用下，正以v2m/s的速度向右做勻速直線運動。已知F的大小為100N，方向與速度v的夾角為37，求：(1)拉力F對物體做功的功率是多大？(2)物體向右運動10s的過程中，拉力F對它做多少功？(sin370.6，cos370.8)通過此例題的解答，讓學(xué)生掌握功率的計算公式PFvcos，并提醒學(xué)生，不要認(rèn)為F與v總是在同一直線上；并且知道，在功率已知的條件下，可以用WPt計算一段時間內(nèi)力所做的功。第(1)問的結(jié)果為P160W；第(2)問的結(jié)果為W1600J。例3課本p113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v的乘積為一定值，在圖中為雙曲線，設(shè)阻力f正比v，則這兩條線的交點P的橫坐標(biāo)值即為最大速度vm。(三)課堂小結(jié)1我們講了功率概念之后，得到了兩個公式，定義式PW/t和瞬時功率的公式PFv。2公式PW/t中的t趨近于零時，P即為瞬時功率。不過此公式主要用來計算平均功率。公式PFv中，當(dāng)v為瞬時速度時，P即為瞬應(yīng)的時間段。五、說明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。如一臺電動機的額定功率是10kW，表明它每秒鐘可以將10kJ的電能轉(zhuǎn)化為機械能，不管它是否工作。因而機器的功率實際上可以表示它進(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)生不問到時可以不講。課本上也沒講。重要的不是功率的正負(fù)問題，而是要結(jié)合實際問題說清楚能量轉(zhuǎn)化的方向和快慢。例如，一物體沿粗糙水平面向前滑動，根據(jù)Pfv可知其機械能向內(nèi)能轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化的快慢與速度v成正比，這就表達(dá)清楚了，沒有強調(diào)負(fù)功率的必要。