《功率》的教学设计

功率的教学设计【教材分析】 普通高中物理课程标准共同必修模块“物理2”中涉及本节的内容标准是“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”。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，测量人在某种运动中的功率。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，使抽象的物理概念变得富有实际意义。发展学生应用知识解决实际问题能力，树立正确的价值观。 【教学目标】 一、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.，的运用。 二、过程与方法 1.通常指平均功率，为瞬时功率; 2.，分析汽车的启动，注意知识的迁移。 三、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。 【重、难点分析】 1.重点：教学重点是理解功率的概念;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，自然就能感悟出功率实际上是描述能量转化快慢的物理量。 2.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。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。 【教学方法】 本节课的教学立足于培养学生的思维能力，通过学习物理研究方法，让学生学会思考问题。在建立“功率”概念中，让学生体会用比值方法来建立一个新概念。通过汽车起动过程的分析，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。通过学生设计测量人的做功功率的实验，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能力。 【教学步骤】 一、课前活动，引入课题(采取比赛的形式组织教学) 教师活动 学生活动 1在课前抽一段空余时间，安排部分学生参加活动（提升重物比赛）；组织学生测量教学楼二楼层的高度及两捆书的质量，并做记录。告诉学生比赛项目及比赛规则，选好计时员，发令员和两位参赛同学。（强调安全！） 2上课时，要求学生汇报实验情况。 3引导全班同学先利用提重物比赛记录的数据计算人对书所做的功，然后展开讨论：两名运动员谁胜谁负？你的依据是什么？引导分析：判断运动员的胜负，不只看做功的多少，还要看做功的快慢问题。 4举例：挖土机与人，要完成相同的挖土任务，人花的时间要长得多。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。从水井里提水，使用抽水机比人工要快得多家住在高楼（如8层），乘电楼比走路要快得多。拖拉机耕地比牛耕地要快得多，等等。 5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。 6在物理学中，做功的快慢用物理量功率描述。对于机械，功率是机械性能的重要指标。 1按老师的安排进行活动。 2两位参赛同学同时提书，将书从地面提升到二楼，计时员记录时间。 3汇报活动情况。记录在设计好的表格内。 4利用功的公式计算出结果。小组讨论老师提出的问题，积极阐述自己的意见。 5在活动和讨论的基础上，形成对功率的物理意义的认识。 6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。 二、功率的定义、公式和单位(主要采用启发式) 教师活动 学生活动 1指导学生回顾初中学过的内容 2展示阅读思考题：什么叫做功率？功率是表示什么的物理量？功率的定义式是什么？定义式中各个字母分别表示什么物理量？单位是什么？功率的单位有哪些？换算关系如何？ 3抽查学生解答思考题。 4教师总结 功率的物理意义：功率是标量，功率表示做功过程中能量转化的快慢。定义：功跟完成这些功所用时间的比值。表达式：P=W/t（类比：v=S/t）单位：1J/s=1w ，除此还有Kw。 5展示例题：一个质量是10kg的物体，从地面上方30m高处开始做自由落体运动，求： （1）第1s内重力对物体做多少功？ （2）第2s内重力对物体做多少功？ （3）前1s和后1s重力对物体做功的功率各是多大？ 6把学生解题过程实物投影，进行评价。 1学生阅读课文相关内容，并解答思考题。 2互动交流：如何来描述快慢？ 类比：运动的快慢速度；速度变化的快慢加速度。用做功和完成这些功所花的时间的比值来定义“功率”。 3练习。 三、平均功率与瞬时功率(通过例题，加深对平均功率和瞬时功率概念的理解) 教师活动 学生活动 1展示举例：一个质量是10kg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？ 2学生演算后提出问题：例题中的物体只是在重力的作用下，重力做功过程中，功率变化吗？ 3总结：我们可以从上面的例子可以看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。因此，用PW/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。 4（1）平均功率：P=W/t为平均功率的定义式。（2）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5瞬时功率是表示某个瞬时做功快慢的物理量。 6提出瞬时功率如何计算的问题后，引导学生一起推导得出：PFv为瞬时功率计算公式。 7应用公式PFv计算m1kg的物体做自由落体运动中下落1s末和2s末的瞬时功率。 8根据上述结果启发学生思考瞬时功率的物理意义。 9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。 1认真演算，阐述自己的看法。 2思考问题。 3认真听讲，积极思考。 4认真体会极限的方法，在今后学习中有很多地方要用到这种方法。 四、实际功率和额定功率(引导学生自学) 教师活动 学生活动 指导学生阅读教材第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？ 学生阅读课本相关内容，思考并回答老师的提问。 交流与探究：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，如图531所示。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？哪些力没有做功？如果使斜面的倾角增大，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。） 1用CAI课件模拟汽车的启动过程。 师生共同讨论： 如果作用在物体上的力为恒力，且物体以匀速运动，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。 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（如汽车），根据P=FV可知：当路面阻力较小时，牵引力也小，速度大，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，速度必须小。这就是爬坡时汽车换低速挡的道理。 如果动力机器在实际功率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，即当实际功率大于额定功率以后，这种情况不可能实现。 五、典型例题分析 教师活动 学生活动 1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01倍，g取10ms2，问： （1）汽车保持以额定功率从静止启动后能达到的最大速度是多少？ （2）若汽车保持以05ms2的加速度做匀加速运动，这一过程能维持多长时间？ 2指出解决问题的思路。 3在实物投影仪上对过程进行抽查评析。 4用实物投影仪展示正确的解题过程。