《功率》教案（1）(1).doc

功 率【教学目标】1、知识目标(1)知道功率是表示做功快慢的物理量，知道功率的定义、定义式及单位；能用功率的公式pw/t进行有关计算；(2)理解平均功率和瞬时功率，并能用来解释现象和进行运算；(3)理解功率的导出式pfcos的物理意义，掌握该公式的应用。2、能力目标运用功率的不同表达公式分析和解决动力机械的运动问题。3、德育目标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】(1)理解功率的概念；(2)知道功率的种类及其计算。【教学难点】功率的求解公式fcos的意义和应用。【教学方法】归纳法、启发式讲授。【教具准备】投影仪、投影片、录相资料、cai课件。【课时安排】1课时【教学过程】 一、导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。 二、新课教学1、功率一台起重机能在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。第二台起重机比第一台做功快一倍。初中同学们已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。让我们一起讨论一个问题：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？aw1w2，t1t2 bw1w2，t1t2cw1w2，t1t2 dw1w2，t1t2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。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。(1)物理意义：功率是描述力对物体做功快慢的物理量。在物理学中，为了表示物体做功的快慢，引入了功率这个物理量。功率是表示物体做功快慢的物理量，所以我们可以用功跟完成这些功所用时间的比值来表示。(2)定义功w跟完成这些功所用的时间t的比值叫做功率。(3)公式如果用w表示功，t表示完成这些功所用的时间，p表示功率，则有 (量度式)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：wpt。(4)单位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：焦耳/秒，又是一个具有专门名称的导出单位，给它一个专用的名称：瓦特。1w1j/s1kgm2/s3常用单位：千瓦(kw) 1kw1000 w(5)功率是标量功有正、负，但在计算功率时，功只取绝对值。(6)功率的另一表达式根据wfscos和v，可得pfvcosf(vcos)(fcos)v在作用力方向和位移方向相同的情况下：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、平均功率和瞬时功率(1)平均功率：描述力在一段时间内做功的快慢。由于据求出的功率反映的是做功的平均快慢程度，所以，据求出的是平均功率；公式fcos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。(2)瞬时功率：瞬时功率是表示力在某个瞬时做功快慢的物理量。如果时间t取得足够小，公式fcos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。(3)对公式pfv的讨论当功率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。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。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。巩固练习：(1)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？(5m，g取10m/s2)这1s内重力对物体做多少功？(w150j)第2s时间内物体下落的位移是多少？(15m)这1s内重力对物体做多少功？(w2150j)前1s和后1s重力对物体做功的功率各是多大？(p150w，p2150w)这2s时间内重力对物体做功的功率是多大？(p100w)应用公式pfv计算的物体做自由落体运动中下落1s末和2s末的瞬时功率。(由v110m/s按公式求得p1100w；由v220m/s按公式求得p2200w) 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逐渐加快。(2)在倾角为的斜面上，有一质量为m的物体沿斜面下滑，当物体的速度大小为v时，重力的瞬时功率为多大？(pmgvsin)(3)作平抛运动的物体，质量为m，某时刻的速度为v，与水平方向的夹角为，此时重力的瞬时功率为多大？(pmgvsin) 3、额定功率和实际功率(1)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。(2)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。【例题1】质量3 kg的物体，在水平力f6的作用下，在光滑水平面上从静止开始运动，运动时间t3 s，求：a力f在t3 s内对物体所做的功。 b力f在t3 s内对物体所做功的平均功率。c在3 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a2 m/s2，则：物体在3 s末的速度vat6/s物体在3 s内的位移sat29 ma力f做的功wfs69 j54 jb力f在3 s内的平均功率18 w(或w18 w )c3 s末力f的瞬时功率fv66 w36 w 4、交通工具的两种起动过程汽车、轮船等交通工具在起动过程中，有两种典型的起动过程。ff1fng（用cai课件模拟汽车的两个起动过程）(1)以恒定的功率起动汽车在水平方向受到两个力的作用：牵引力f和摩擦力f1，汽车起动后先做变加速运动，最后做匀速直线运动，变化情况如下：p恒定v较小时，ff1vf(pfv) a(ff1)/ma0时vmaxa的变加速直线运动 匀速直线运动汽车以恒定功率起动时的速度图象如下图vvmot问题讨论：(1)若阻力与速度有关，比如f1kv，或f1kv2等，上面讨论的问题有何变化？(2)交通工具达到最大速度的条件：a0与ff1哪种表述更具有一般性？汽车在水平路面与倾斜路面上达到最大速度的条件是否相同？(3)汽车的最大速度为vmax，当汽车的瞬时速度为v，vvmax时的加速度为多少？a( )(2)以恒定的加速度起动以恒定加速度起动后的汽车先做一段匀变速运动，当汽车的功率达到额定功率以后，加速度减小，汽车将做变加速运动，速度继续增大，速度达到最大值后将做匀速直线运动，变化情况如下：a恒定f恒定vppp额(maf1)vmax faa0时vmax匀加速直线运动 变加速直线运动 匀速直线运动以恒定加速度起动的速度图象如下图vvmotvmt0问题讨论：(1)汽车的额定功率为p额，以加速度a起动能达到的最大速度vmax ？p额(maf1)vmax vmaxp额/(maf1)(2)汽车的额定功率为p额，以加速度a起动能持续的最长时间t0？vmaxa t0t0vmax/ap额/a(maf1)【例题2】汽车发动机的额定功率为60w，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，取10/s2，问： 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? 若汽车保持0.5/s2的加速度做匀加速运动，这一过程能维持多长时间? 解析：汽车受力情况如图所示，据上述分析可知：当牵引力f大小等于阻力f1时，汽车的加速度a，速度达到最大值vm，据公式fv，可得出汽车最大速度vmp额fvf1vm/s12 /s由上述分析可知：汽车做匀加速运动所能维持的时间应该从开始到汽车达到额定功率的时候，设汽车做匀加速运动时的牵引力为f牵，阻力为f1，据牛顿第二定律，有f牵f1ma0.1mga7500当汽车的功率增大到额定功率时，汽车做匀加速过程结束，设这时汽车的速度为vm，据功率公式fv 得：m/s8 m/s设汽车能维持匀加速运动的时间为t0，则：vm at0得：t0vm /a16s巩固训练 下列关于功率的说法，正确的是（abd） a功率是反映做功快慢的物理量 b据公式pw/t，求出的是力f在t时间内做功的平均功率 c据公式fv可知，汽车的运动速率增大，牵引力一定减小 d据公fvcos，若知道运动物体在某一时刻的速度大小，该时刻作用力f的大小以及二者之间的夹角.便可求出该时间内力f做功的功率 汽车在水平面上运动，下列说法中正确的是（bcd） a汽车启动后以额定功率行驶，在速度未达到最大速度以前，加速度是不断增大的 b汽车启动后以额定功率行驶，在速度未达到最大速度以前，牵引力是不断减小的 c汽车以最大速度行驶后，若要减速，可减小功率行驶 d汽车以最大速度行驶后，若再减小牵引力，速度反而减小 飞机以速度水平匀速飞行时，发动机的功率为p，若飞机所受的空气阻力与飞行速度的平方成正比，那么当发动机的功率增为4时，飞机匀速飞行的速度将增为（d） abcd物体a、b质量相同，a放在光滑的水平面上，b放在粗糙的水平面上，在相同的力f作用下，由静止开始都通过了相同的位移s，那么（d） fafba力f对a做功较多，做功的平均功率也较大 b力f对b做功较多，做功的平均功率也较大 c力f对a、b做的功和做功的平均功率都相同 d力f对a、b做功相等，但对a做功的平均功率较大 三、小 结通过本节课的学习，我们知道功率是表示物体做功快慢的物理量，得到了功率的两个计算公式，定义式和瞬时功率的公式pfv。公式中的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pfv中，当v为瞬时速度时，p即为瞬时功率；当v用平均速度时，也可以计算平均功率。当然要注意v所对应的时间段。要会用fv分析汽车的两种起动过程，要能够计算相关的问题。【板书设计】 二 功率1、功率(1)物理意义：功率是描述力对物体做功快慢的物理量。(2)定义：功w跟完成这些功所用的时间t的比值叫做功率。(3)公式：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，则有 (量度式)公式变形后给我们提供了一种求功的方法：wpt。(4)单位：在si制中，功率的单位是：焦耳/秒，又是一个具有专门名称的导出单位，给它一个专用的名称：瓦特。1w1j/s1kgm2/s3常用单位：千瓦(kw) 1kw1000 w(5)功率是标量功有正、负，但在计算功率时，功只取绝对值。(6)功率的另一表达式根据wfscos和v，可得pfvcosf(vcos)(fcos)v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。在作用力方向和位移方向相同的情况下：fv。2、平均功率和瞬时功率(1)平均功率：描述力在一段时间内做功的快慢。据求出的是平均功率；公式pfvcos中若v表示在时间t内的平均速度，求出是平均功率。(2)瞬时功率：瞬时功率是表示力在某个瞬时做功快慢的物理量。pfvcos中的v是某一时刻的瞬时速度时，p表示该时刻的瞬时功率。(3)对公式pfv的讨论当功率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。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。3、额定功率和实际功率(1)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。(2)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。4、交通工具的两种起动过程(1)以恒定的功率起动p恒定v较小时，ff1vf(pfv) a(ff1)/ma0时vmaxa的变加速直线运动 匀速直线运动(2)以恒定的加速度起动a恒定f恒定vppp额(maf1)vmax faa0时vmaxvvmotvvmotvmt0(a)(b)匀加速直线运动 变加速直线运动 匀速直线运动【例题1】【例题2】【教材分析】本节讲述功率的概念，功率公式的应用。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