高中物理 第七章 机械能守恒定律 第3节 功率教案 新人教版必修2

1、学必求其心得，业必贵于专精3功 率三维目标知识与技能1理解功率的定义及额定功率与实际功率的定义；2pw/t，pfv的运用.过程与方法1pw/t通常指平均功率,t0时为瞬时功率；2用pfv分析汽车的启动，注意知识的迁移。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。教学重点理解功率的概念，并灵活应用功率的计算公式计算平均功率和瞬时功率.教学难点正确区分平均功率和瞬时功率所表示的物理意义,并能够利用相关公式计算平均功率和瞬时功率。教学方法教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。教学工具投影仪、投影片、录相资料、cai课件。新课导入一台起重机在1min内把l

2、t重的货物匀速提到预定的高度；另一台起重机在30s内把1t货物匀速提到相同的高度。这两台起重机做的功是不是一样呢？两台起重机对物体做功的大小相同，那么这两台起重机做功有没有区别呢？区别是什么？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。新课教学一、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

3、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“从开始

4、计时到时刻t”这段时间间隔为t0,就等于t。在物理学中,做功的快慢用功率表示。如果从开始计时到时刻t这段时间间隔内，一个力所做的功为w,则功w跟完成这些功所用时间t的比值叫做功率（power）。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p(量度式)（1）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。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。在国

5、际单位制中,功率的单位是瓦特(watt）,简称瓦，符号是w。1w1j/s1kgm2/s3常用单位:千瓦（kw)，1kw1000w。5功率是标量功有正、负,但在计算功率时，功只取绝对值。二、额定功率和实际功率电动机、内燃机等动力机械都标有额定功率，这是在正常条件下可以长时间工作的功率。实际输出功率往往小于这个数值。例如，某汽车内燃机的额定功率是97 kw，但在平直公路上中速行驶时，发动机实际输出的功率只有20 kw左右。在特殊情况下，例如越过障碍时，司机通过增大供油量可以使实际输出的功率大于额定功率，但这对发动机有害，只能工作很短时间，而且要尽量避免。1额定功率指机器正常工作时的最大输出功率，也

6、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。三、功率与速度力、位移、时间都与功率相联系.这种联系在技术上具有重要意义.1功率的另一表达式如果物体沿位移方向受的力是f，从计时开始到时刻t这段时间内，发生的位移是l，则力在这段时间所做的功wflcos，根据（1)式v，有pfvcosf（vcos)(fcos)v(2）在作用力方向和位移方向相同的情况下，有pfv，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

7、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【说一说】各种机器实际输出的功率常随时间变化，因此有平均功率与瞬时功率之分。（1）式中，t等于从计时开始到时刻t的时间间隔，w是力在这段时间内做的功，所以（1）式中的p实际上是这段时间的平均功率。如果我们要表示瞬时功率与功、时间的关系，（1）式应该怎样改写?p表示t时间内的平均功率，当t0时为瞬时功率。平均功率：描述力在一段时间内做功的快慢。由于据p求出的功率反映的是做功的平均快慢程度，所以，据p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，p表示力f在这段时间t内的平均功率。瞬时功率：瞬时功率是表示力在某

8、个瞬时做功快慢的物理量。如果时间t取得足够小，公式pfvcos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【做一做】在pfv中,速度v是物体的平均速度，所以这里的功率p是指从计时开始到时刻t的平均功率。实际上，这个关系式也反映了瞬时速度与瞬时功率的关系。你可以试着推导这个结论。要注意下面两点。（1）如果t时间内做的功是w，那么当t很短时，表示的就是瞬时功率。（2）如果力的大小是f，在上述t时间内，在力的方向上发生的位移是l，那么，力f做的功是wfl。从pfv可以看出，汽车、火车等交通工具和各种起重机械，当发动机的功率p一定时，牵引力f与速度v成反比，要增大牵引力

9、，就要减小速度。汽车发动机的转动通过变速箱中的齿轮传递到车轮上，转速比可以通过变速杆来改变。发动机输出的功率不能无限制地增大，所以汽车上坡时，司机要用“换挡的办法减小速度,来得到较大的牵引力.在平直公路上，汽车受到的阻力较小，这时就可以使用高速挡，在发动机功率相同的情况下可以使汽车获得较高的速度.然而,在发动机功率一定时,通过减小速度提高牵引力或通过减小牵引力而提高速度,效果都是有限的。所以，要提高速度和增大牵引力，必须提高发动机的额定功率,这就是高速火车、汽车和大型舰船需要大功率发动机的原因.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

10、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。四、交通工具的两种起动过程ff1fng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。（用cai课件模拟汽车的两种起动过程)1以恒定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

11、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】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？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？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?a2以恒定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

12、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】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）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?vmaxat0t0vmax/ap额/a（maf1）【例题1】质量m3 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：力f在t3 s内对物体所做的功。 力f在t3 s内对物体所做功的平均功率.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/m2m/s2物体在3 s末的速度vat6/s物体在3s内的位移lat2/29m力f做的功wfl54j；力f在3s内的平均功率p18w;3s末力f的瞬时功率pfv36 w.小结通过