《功率》教学设计.doc

中学物理功率教学设计教学内容功率选用教材普通高中物理课程标准实验教科书物理必修2教学时数一个课时本节课的教学设计理念“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”是普通高中物理课程标准共同必修模块“必修2”中对于功率一节的内容标准要求.旨在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，测量机械在工作中的功率.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，指导多举实例，使抽象的物理概念变得容易接受.发展学生应用知识解决实际问题的能力，树立正确的价值观.学习者分析需求分析功率的概念、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.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.学情分析上节课已经学过了功这节课，知道了做功的条件，功的计算公式，以及正功和负功的意义。本节课可以先复习上节课的内容，以便于本节课的学习。学习任务分析本节课的教学内容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)知道功率的定义和定义式PW/t；知道在国际单位制中，功率的单位是瓦特(W)。(3)知道公式PFv的物理意义。2掌握功率的计算：(1)能够用公式PW/t解答有关的问题。(2)能够用公式PFv解答有关的问题。本节课的教学重点、难点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。教学目标阐明知识与技能1.理解功率的概念.2.知道功率的定义和定义式P=，能够用公式P=解答有关的问题.3.知道公式P=Fv的物理意义，能够用公式P=Fv解答有关的问题.4.区别理解额定功率、实际功率和最大功率.过程与方法1.通过实例体验功率概念的形成过程及功率的实际意义，理解功率概念.2.从功率概念的定义，体会用比值方法建立物理概念的方法.（1） 3.理解功率与力和速度的关系.会利用功率的两个公式来解释现象和进行计算.情感态度和价值观1.通过功率概念建立的探究过程，培养学生敢于发表自己观点，坚持原则，善于合作的良好习惯.2.通过对生活中机械的实际功率、额定功率的观察和测量，培养学生学以致用的思想.教学策略制定教学方法讲授法、讨论法、探究法等教学媒体演示实验、模拟实验、课件、录像等教学过程设计教学过程导入新课多媒体导入 用多媒体分别演示两幅画面，并进行对比.画面一：一台起重机在5S内把2Kg重的货物匀速提到预定的高度.画面二：另一台起重机在10S内把2Kg货物体匀速提到相同的高度. 教师指导学生观察刚才画面上展示的两个过程中，起重机都对物体做了功，且做的功是相同的，但是它们完成这些功所用的时间不同，第一台起重机做功所用时间长，我们说它做功慢；第二台起重机做同样的功，所用的时间短，我们说它做功快.通过上述例子，我们知道力对物体做功有快慢之分，今天我们就来学习表示物体做功快慢的物理量功率. 情景导入 教师指导学生回忆日常生活中人们劳动时的情景，并分组让学生举例，讨论分析人和机械做功有什么区别，教师归纳.1.挖土机与人，要完成相同的挖土任务，人花的时间要长得多.2.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.3.从水井里提水，使用抽水机比人工要快得多4.家住在高楼（如9层），乘电梯比走路要快得多.5.拖拉机耕地比牛耕地要快得多，等等.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，研究功率具有重要的现实意义.引出本节课的学习内容功率.推进新课1.功率 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，不但存在着做功多少的问题，还有做功快慢的区别.做功多少的计算我们上节课已经讨论了功的计算公式，引导学生思考：物理学中又是如何来描述做功快慢的呢？物理学中为了描述力对物体做功的快慢，引入了“功率”这一物理量，本节课我们就来研究这个问题.情境设置1：现有甲、乙两人摘棉花，甲6天摘了500 kg，乙8天摘了600 kg，你打算怎样比较谁摘得快,并说出你的方法.情境设置2：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（ ）AW1=W2，t1t2 BW1=W2，t1t2CW1W2，t1=t2 DW1W2，t1=t2 学生能够想到利用工作量与时间的比值来衡量甲、乙两人的工作快慢.用比值来反映快慢，比值大的快，比值小的慢. 在以上基础上，继续创设情境，引出“功率”的概念. 对于功率的概念，初中已经作了初步的学习，因此学生在理解上较为容易.教师直接创设情景主要是让学生感受“功率”这一概念提出的必要性. 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，叫做功率.用P表示，即P=. 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. 指导学生说出公式中各个字母所表示的物理量和单位.并概括功率的单位，国际单位：瓦特，常用单位有千瓦.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？(与学生一块算出是5m，g取10m/s2)这1s内重力对物体做多少功？(与学生一起算出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)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。板书如下：(1)平均功率(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(PW/t)，而PFv此为瞬时功率计算公式讨论：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。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PFv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。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。由v110m/s按公式求得P1100J；由v220m/s按公式求得P2200J。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额定功率与实际功率问题1：人用力直接做功能否像汽车做功那样快呢？汽车做功能否像飞机做功那样快呢？人如果做功过快，会产生什么后果呢？汽车超负荷运转会产生什么后果呢？问题2:长跑运动员能否用100米短跑的速度来完成5 000米的赛跑路程呢?为什么?提示：1.人做功过快，会引起疲劳,甚至受伤、生病等，汽车超负荷工作会造成发动机熄火或烧毁.2.奥运比赛是一种挑战运动极限的比赛，人与机器一样，不能长时间超负荷运动，短跑运动员在100米赛跑中，时间不过是十几秒，能以最大的速度跑完全程，此时运动员的输出功率是正常时的数十倍.在5 000米的长跑运动中，运动员不可能长时间超负荷运动，因此长跑运动员不可能一直保持百米赛跑那样的速度.总结：1.额定功率：指机械在长时间正常工作时的最大输出功率,也是机械发动机铭牌上的标称值，额定功率是动力机械重要的性能指标，一个动力机械的额定功率是一定的.2.实际功率：机械在运行过程中的功率是实际功率，实际功率可以小于额定功率，可以等于其额定功率（称满负荷运行），但不能大于额定功率，否则会损坏机械.课外作业：很多机械的铭牌上都标有这台机器的额定功率，请同学将家里的电器设备上的额定功率都记录下来，并计算家里的每部机器每天要做多少功？要消耗多少电能？哪一部机器最耗电？并与同桌进行交流. 4例题讲解例1如图1所示，位于水平面上的物体A的质量m5kg，在F10N的水平拉力作用下从静止开始向右运动，位移为s36m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？(取g10m/s2)(1)设水平面光滑；(2)设物体与水平面间的动摩擦因数0.15。解答过程可分为三个阶段：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W360J。由同学计算这两次做功所用分别求出t16s，t212s。用功率的定义式即平均功率的计算公式求得P160W，P230W。如果有的同学用公式vt2=2s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v2m/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：(1)拉力F对物体做功的功率是多大？(2)物体向右运动10s的过程中，拉力F对它做多少功？(sin370.6，cos370.8)通过此例题的解答，让学生掌握功率的计算公式PFvcos，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WPt计算一段时间内力所做的功。第(1)问的结果为P160W；第(2)问的结果为W1600J。5.课堂训练 质量m=3 kg的物体，在水平力F=6 N的作用下，在光滑的水平面上从静止开始运动，运动时间t=3 s，求：(1)力F在t=3 s内对物体所做的功；(2)力F在t=3 s内对物体所做功的平均功率；(3)在3 s末力F对物体做功的瞬时功率.解答：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=F/m=2 m/s2则物体在3 s末的速度v=at=6 m/s.物体在3 s内的位移s=232 m=9 m(1)力F做的功W=Fs=54 J(2)力F在3 s内的平均功率P=18 W(3)3 s末力F的瞬时功率P=Fv=36 W.6.课堂小结引导学生回顾本节主要内容.1.功率是表示物体做功快慢的物理量.2.功率的单位有W、kW，1 kW=1 000 W.3.功率的求解公式有：P=W/t、P=Fv其中P=W/t和P=Fv可用来求解平均功率，而P=Fv也可用来求解瞬时功率.4.要会用P=Fv分析汽车的两种启动过程.7.布置作业1.教材“问题与练习”第1、2题.2.认真观察身边的电器铭牌，记录电器的额定功率，并与同学交流.板书设计3 功率一、功率1.定义：功和完成这些功所用时间的比值.2.表达式：P=,变形式:P=Fv.3.单位：W、kW.二、额定功率与实际功率1.额定功率：正常条件下可以长时间工作的功率.2.实际功率：机车实际输出的功率.三、功率与速度的关系P=Fv.设计反思“功率”这一概念在日常生活中与人们的联系较为密切，学生也有接触，因此在实际的教学中，教学设计立足于实际生活，采用让学生“自主举例、自主提问、自主探讨、自主总结”的探究方式.加强了与生产生活的结合，体现了物理知识学以致用的思想.“功率”与生活、生产联系密切，在引入功率、额定功率