新课标高中物理7.3《功率》教学设计人教版必修二.doc

精诚凝聚 =_= 成就梦想 3功率整体设计“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“功率”概念的建立，采用了物理学中经常使用的比值定义法，所以本节课的教学应立足于培养学生的思维能力，通过学习物理研究方法，使学生学会思考问题对机车启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培养学生分析问题和解决问题的能力通过学生设计测量机械功率的实验，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的能力功率的概念、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关于发动机的额定功率与汽车的最大速率之间的关系，最好采用课后专题讲座的形式进行，以便通过分析汽车由启动到做匀速直线运动的物理过程，使学生养成分析物理过程的习惯，避免简单地套用公式教学重点理解功率的概念教学难点理解功率与力、速度的关系，瞬时功率和平均功率的计算课时安排1课时三维目标知识与技能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PFv的物理意义，能够用公式PFv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、态度与价值观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1分钟内把1吨重的货物匀速提到预定的高度画面二：另一台起重机在30秒内把1吨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图片导入大屏幕投影有关功率的几幅图片，并提供相应的性能参数，让同学们仔细观察，体会即将学习的物理量功率，是衡量机械的重要参数 自行车长时间前进功率约70 W；优秀 韶山型电力机车输出功率运动员短时间功率可达到1 kW 为4 200 kW 通过观察图片，引导学生体会，在不同的机械装置中，功率这一参数的数值是不同的，它就是用来描述物体做功快慢的学习了本节课，我们会对“功率”这一参数，有更加深刻的理解推进新课一、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()AW1W2，t1t2BW1W2，t1t2CW1W2，t1t2 DW1W2，t1t2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：WPt.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【讨论与交流】小实验：把一枚硬币放在书的封面上，打开书的封面形成一个斜面，并使硬币开始下滑请同学仔细分析一下，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：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，使思维更加严密开拓视野：认识一些常见机械做功功率汽车发动机：510415104 W摩托车约2103 W喷气客机约2108 W火箭的发动机约11013W人的平均功率约1102 W，优秀运动员短时间内的功率可达1 000 W人心脏跳动的功率1.5 W左右万吨巨轮106 W以上蓝鲸游动的功率可达350 kW等等1一个物体在力F的作用下，在时间t内发生的位移为s，已知作用力F的方向和位移方向相同，求：(1)力F所做的功；(2)力F的功率解析：(1)力F所做的功WFs.(2)力F的功率PFv.答案：(1)Fs(2)Fv由此得到功率的另一种求解公式PFv，即力F的功率等于力F和物体运动速度v的乘积由于vs/t求出的是物体在时间t内的平均速度则PFv求出的是F在时间t内的平均功率如果t取得足够小，则v就可以为某一时刻的瞬时速度，据PFv求出的就是F在该时刻的瞬时功率讨论：由PW/t求出的是平均功率还是瞬时功率？综合学生讨论得到：由于据PW/t求出的功率反映的是做功的平均快慢程度，所以，据PW/t求出的是平均功率总结：PW/t求平均功率PFv可求瞬时速度(v是瞬时速度)PFv可求平均速度(v是平均速度)课堂训练1一台机器用2分钟时间做了6104 J的功，这台机器的功率是多少？2关于功率，下列说法中正确的是()A功率是说明做功多少的物理量 B功率是说明做功快慢的物理量C做功时间越长，功率一定小 D力做功越多，功率一定大参考答案：1.500 W2.B二、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运动时的数十倍在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？并与同桌进行交流三、功率与速度根据力、位移、时间与功率之间的联系，指导学生推导出功率与速度的关系式自主活动：学生结合课本内容，推导功率与速度的关系式教师巡回指导，发现问题及时帮助学生解决；投影学生的推导过程，点评、总结；分析公式的意义问题：汽车等交通工具在启动和行驶过程中，其牵引力和行驶速度是怎样变化的？请同学们阅读教材相关内容，用自己的话加以解释学生阅读教材，讨论、推理、作答结论：根据公式PFv.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，司机用换挡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教师投影教材上的例题，引导学生独立审题，分析后写出解题过程投影学生的求解过程，总结点评2如图所示，位于水平面上的物体A的质量m5 kg，在F10 N的水平拉力作用下从静止开始向右运动，位移为s36 m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g10 m/s2)(1)水平面光滑；(2)物体与水平面间的动摩擦因数0.15.解析：方法一：可分为三个阶段：第一步让学生计算力F在36 m位移中所做的功，强调功只由F和s这两个要素决定，与其他因素无关，因而两种情况下力F做的功相同，均为W360 J；第二步由同学计算这两次做功所用的时间用牛顿第二定律求出a12 m/s2，a20.5 m/s2；用sat2分别求出t16 s，t212 s.第三步用功率的定义式即平均功率的计算公式求得P160 W，P230 W.方法二：用公式v2as分别求出每次的末速度，再用公式vt/2求出每次的平均速度1和2，最后用P1F1和P2F2求最后结果，这是解决问题的另一思路答案：(1)60 W(2)30 W课堂训练质量m3 kg的物体，在水平力F6 N的作用下，在光滑的水平面上从静止开始运动，运动时间t3 s，求：(1)力F在t3 s内对物体所做的功；(2)力F在t3 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aF/m2 m/s2则物体在3 s末的速度vat6 m/s.物体在3 s内的位移sat2232 m9 m(1)力F做的功WFs54 J(2)力F在3 s内的平均功率P18 W(3)3 s末力F的瞬时功率PFv36 W.答案：(1)54 J(2)18 W(3)36 W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 kW1 000 W.3功率的求解公式有：PW/t、PFv其中PW/t和PFv可用来求解平均功率，而PFv也可用来求解瞬时功率4要会用PFv分析汽车的两种启动过程布置作业1教材“问题与练习”第1、2题2认真观察身边的电器上的铭牌，记录电器铭牌所标的额定功率，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：PFv.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：机械实际输出的功率三、功率与速度的关系PFv.活动与探究课题：探究某种运动中人做功的功率，让学生设计一个测量方案，并进行实际测量目的：培养学生应用物理知识解决实际问题能力，并通过亲身的实验，达到内化知识，提升能力的目的，同时也在实验过程中培养学生严谨的科学态度过程：教师鼓励学生积极思考，设计可行方案，动脑动手，体验科学实验方法和感受实验成果的喜悦放手让学生自行讨论、分工，这样才能培养学生的实验能力，给学生以合作交流的机会方案选定后，要注意引导学生如何求功和功率，需要选择哪些实验器材，测量哪些物理量？测量是否存在误差问题，如何才能较准确地测量根据学生设计的方案，组织学生进行实验最后实验结果，让学生通过实物展台进行交流汇报，师生共同观看，最后还可以进行评选活动实验方案举例：(让学生结合自己的情况来进行设计实验)方案1：学生提一桶水上楼时的平均功率方案2：设计沿某一竹竿和树干上爬一定的高度，来测量做功功率方案3：运动会上，百米比赛的同学的最大功率方案4：测算自己举起杠铃时的最大功率设计点评“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、实际功率等概念时，注意通过生产、生活的具体实例引入，增强了学生学习的趣味性与知识性，使学生便于认识和理解“功率”概念，有利于激发学生的学习热情在知识形成过程中，教学设计注重引导学生学习科学思维方法，体会比值法在定义“功率”概念的作用，提高学生的应用科学思维方法解决问题的能力通过设计测定人在某种运动中做功功率实验，来达到内化和强化物理概念和物理规律的理解，实现知识由理论向实践的转化，加强物理与生活、生产和科技的联系本教学设计在实际的教学过程中，能够充分地发挥学生的主观能动性，体现新课标的知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观的三维设计目标文本式教学设计(二)江苏泰州第二中学花洪平本教案获江苏新课程教学创新设计大赛三等奖教学目标1进一步理解功率、瞬时功率的概念，搞清功率与速度和加速度的关系2了解汽车运动的三种形式：(1)恒定功率加速过程；(2)恒定加速度加速过程；(3)匀速运动过程3通过实例分析，提高学生观察生活、分析问题和解决问题的综合能力，增强学生团体协作精神教学重点、难点1区分恒定功率启动与恒定加速度启动的不同点，掌握抓住不变量是解决汽车启动问题的方法2理解启动过程中汽车所能达到的最大速度和以一定的加速度启动所能达到的最大速度的含义教学方法与形式分析比较发现法教学，师生以平等主体参与教学活动教学准备教师设计好汽车的运动情境和一些参数(为便于计算，可以把数据设计的简单一些)多媒体制作、投影仪、计算机教学过程设计(一)理论探索1汽车在水平路面上以恒定功率(P额)启动：设P12 Wf2 Nm2 kg既然是小车启动，汽车速度应从零开始增大，在下表中再设定几个汽车的速度数值，让学生按照题意填写各个速度数值所对应的功率、力、加速度数值大小.v/(ms1)P/WF/Na/(ms2)1256由公式PFv、Ffma，学生凭自己的能力应该能够很快填好表格.v/(ms1)P/WF/Na/(ms2)112125212625122.40.261220根据表格中数据的分析，请学生自己小结表格中数据所蕴涵的物理意义此时学生思维活跃，各抒己见，最后学生通过自己的探讨得出如下几点规律：(1)汽车以恒定功率(P额)启动，牵引力功率始终保持不变(2)汽车速度不断增大时牵引力不断减小(3)汽车速度不断增大时加速度不断减小(4)当牵引力减小到跟摩擦力相等时加速度为零，即汽车不再加速，此时速度达到最大值(5)P额Fvfvmax，vmaxP额/f，即汽车速度最大值由汽车的恒定功率和水平路面摩擦力共同决定(6)汽车先做加速度变小的变加速运动，后做匀速直线运动接着请学生根据刚才小结出的几点规律定性地作出速度时间图象理论推导：汽车以恒定功率(P额)启动：P额恒定，v，P额Fv，F由Ffma得a，但a0(Ff)，v，F当Ff时，a0，vvmax，则P额FvfvmaxvmaxP额/f汽车先做加速度变小的变加速运动，后做匀速直线运动2汽车在水平路面上以恒定加速度启动：设定P额12 Wf2 Nm2 kga2 m/s2再设定几个汽车的速度数值，让学生按照题意填写各个速度数值所对应的功率、力、加速度数值大小.v/(ms1)F/NP/Wa/(ms2)11.5236由公式Ffma、PFv，学生凭自己的能力应该能够很快填好表格但学生填写的表格可能有分歧，见表1和表2.v/(ms1)F/NP/Wa/(ms2)16621.5692261223618266362表1v/(ms1)F/NP/Wa/(ms2)16621.5692261223412162120表2此时可提醒学生注意额定功率，绝大多数学生都能理解表2才是正确的，符合实际情况的接着请学生自己根据表2中数据的分析，小结表2中数据所蕴涵的物理意义经过几番争论，最后学生通过自己的探讨得出如下几点规律：(1)汽车以恒定加速度启动，牵引力保持不变，汽车速度不断增大，牵引力功率随之增大(2)当汽车牵引力功率达到额定功率(P额)时，汽车速度达到恒定加速度阶段的最大速度，但不是汽车整个加速过程的最大速度(3)汽车牵引力功率将保持额定功率不变，进入额定功率加速阶段：当汽车加速过程中牵引力功率达到额定功率(P额)时，牵引力功率不再增大，将保持额定功率不变继续加速汽车速度不断增大时牵引力不断减小汽车速度不断增大时加速度不断减小当牵引力减小到跟摩擦阻力相等时加速度为零，即汽车不再加速，此时速度达到整个加速过程的最大值(4)汽车先做匀加速运动，后做加速度变小的变加速运动，最后做匀速直线运动接着请学生根据刚才小结出的几点规律定性地作出速度时间图象理论推导：汽车以恒定加速度启动时，a、f恒定推出F恒定由PFv得P增大当PP额时，v1P额/F；此时v1是匀加速阶段最大值此后，P恒定(PP额)，v增大，由PFv得F减小，从而a减小当a0时，vvmax.汽车整个加速阶段先做匀加速运动，后做加速度变小的变加速运动，最后做匀速直线运动(二)练习巩固1一辆汽车始终以额定功率行驶，下列说法正确的是()A汽车的速度越大，所需的牵引力越大 B汽车的速度与牵引力无关C因为功率不变，所以速度和牵引力都不变 D速度最大时，牵引力一定最小2一艘轮船从港口出发，以恒定功率航行，若所遇到的阻力始终不变，则对轮船的运动过程，下列判断正确的是()A始终做