【RJ版春季课程初二物理】第13讲 功率 教案

第13讲第13讲讲功率

概述概述适用学科初中物理适用年级初二适用区域人教版课时时长（分钟）120知识点1.功率的概念；2.功率的计算；3.功率的测量。教学目标一、知识与技能1．知道功率，能说出功率的物理意义，并能写出功率的定义式P=W/t。2.能结合生活中的实例说明功率的含义。3.能应用功率的定义式进行简单计算，并能利用功率的概念设计实验测量生活中功率的大小。二、过程与方法经历探究人体的输出功率的过程，进一步熟悉科学探究的基本过程。通过资料认识一些常见运动物体的功率，了解功率在实际应用中的重要价值。三、情感态度与价值观1.通过测量活动的组织安排，培养学生的合作意识与协作能力。2.进一步形成乐于探究自然现象和日常生活中物理学的道理的习惯，增强将科学技术应用于日常生活与社会实践的意识。教学重点功率的概念和利用计算公式解决问题。教学难点对功率意义的理解。【教学建议】本节的教学重点是使学生学会功率基本知识，理解功率的计算方法，能够进行功率的简单计算。学生学习本节时可能会在以下两个方面感到困难：1.理解两个抽象概念存在困难。2.在进行实验分析时，要与实际生活联系，让学生能够感到学以致用，这样在学习过程能够很好的调动学生的学习兴趣，加深所学知识。【知识导图】教学过程教学过程一、导入一、导入课程引入：问题：小明的教室在五楼，通常上楼需要1.5min，有一次他跑步上楼只用了40秒，请问：（1）小明在两种情况下，做的功是否相同?（相同）你认为这两种上楼做功的方法，从物理的角度分析有什么不同？（所用时间不同）人们在生产生活和工作中使用了大量的机械来做功，这与人力、畜力直接做功，在完成的快慢方面总是不同的。为了描述做功的快慢，引进了一个新的物理量——功率。二、知识讲解二、知识讲解知识点知识点1功率的概念回忆我们以前是如何比较物体运动快慢的，现在我们如何比较做功的快慢呢？相同时间内，比较做功的多少。（2）做功相同的情况下，比较所用时间的多少。功率的定义：功与做功所用时间的比值叫做功率，功率在数值上等于单位时间内所做的功。计算公式：功率=功/时间P=W/tW表示功，t表示时间，P表示功率思考：类比速度的单位，功率的单位应该是什么？功率的单位应该是功的单位与时间的单位复合而成的。应该是J/s。J/s有一个专门的名称叫瓦特，简称瓦，用字母W表示，是为了纪念英国的物理学家瓦特而用他的名字命名的。所以1W=1J/s。功率的常用单位还有：千瓦（kW)换算关系：1kW=1000W知识点2功率的测量知识点2功率的测量上课铃响了，你和你的同伴都从一楼爬到四楼，你们俩个的功率谁的大？如何测量你们爬楼的功率？思考：（1）需要测量哪些物理量，才能测出人的功率？（在学校里，人爬楼的高度通常用一个台阶高度乘以台阶数进行测量）（2）所需要的测量工具是什么？（台秤、卷尺、秒表）（3）计算功率的表达式是怎样的？（P=W/t）（4）设计出记录数据的表格实验次数重力（G/N)台阶数（n）一级台阶的高度(h/m)时间(t/s)功率（P/W)12知识点3功率的计算知识点3功率的计算功率的计算公式：P=W/t由于W=F·s，v=s/t,所以推导出功率的另一个计算公式为P=F·v。计算时应注意在这个公式里F的单位是“N”，v的单位是”m/s”,此时P的单位才是“W”。功率的计算公式P=F·v，对解决车、船的速度、功率、牵引力问题较为方便。功率的计算公式P=F·v说明，当功率一定时，牵引力与物体的运动速度成反比，当需要的牵引力较大时，在适当的减小车速才行。汽车爬坡时，司机会采取换挡减速的办法，以获得较大的牵引力。例题1例题1【题干】说法中错误的是（）A.功率大的机械比功率小的机械做功快B.做功时间越长，功率越小C.机械做功越快，做功越多D.做功越多功率越高【答案】BCD【解析】功率是表示做功快慢的物理量，功率大的机械比功率小的机械做功快，故A正确。由可知，功率的大小与功的大小和做功时间有关，所以做功时间越长，功率不一定越小，故B错误。机械做功越快，功率越大。由W=Pt可知，功率大的机械做功不一定越多，在相同时间里，功率越大做功越多，故C错误。由可知，功率的大小与功的大小和做功时间有关，做功越多功率不一定越高，故D错误。答案为BCD。例题2例题2【题干】如图1所示两位同学将相同重物从一楼搬到三楼，所用时间不同。由图中提供信息，判断以下说法正确的是（） A． a图中同学做功多，做功快 B． b图中同学做功多，做功快 C． 做功相同，a图中同学做功时间少，做功快 D． 做功相同，b图中同学做功时间多，做功快【答案】C【解析】由图可知两人做的功相同，但做功时间不同，所以做功的快慢不同，做功时间少的同学做功快，即a图同学做功快。选C。例题例题3【题干】学习了功率的后，小军和同学们想测一测自己上楼的功率，他们决定从一楼登上三楼，测出小组内每个同学的功率并看谁的功率最大．（1）所需要的测量器材有：．（2）同学们设计的测量步骤如下，其中多余的是．A．测出每个同学的质量mB．测出楼梯的总长度lC．测出一楼到三楼的竖直高度hD．测出每个同学上楼梯所用的时间tE．算出每个同学上楼梯的功率P（3）请写出上楼功率的表达式P=．（4）若测得小军的上楼功率大，则表示他．A．上楼速度快B．做功多C．做功快D．效率高【答案】（1）磅秤；卷尺；秒表；（2）B；（3）mgh/t；（4）C【解析】（1）测量小军和同学们做功的功率，需结合公式P=W/t=Gh/t=mgh/t来计算．式中W是克服自身的重力所做功，m为人的质量，h为一楼到三楼的竖直高度，t为上楼所用的时间．所以需要磅秤测量人的质量m、用卷尺测量一楼到三楼的竖直高度h，用秒表测量上楼所用的时间t；（2）由以上分析可知并不需要测量楼梯的总长度，多余的选项是B；（3）由以上分析可知压强表达式为：P=mgh/t；（4）功率表示物体做功快慢的物理量，根据P=W/t可知：做功时间相同时，做功越多，说明做功越快，功率越大。例题4例题4【题干】如图所示，一辆小汽车质量为1.2t，发动机的功率为60kW，停在水平地面上时，四轮与地面的总接触面积为1000cm2。当它在水平公路上以20m/s的速度匀速行驶1440m时，求：（1）汽车停在水平地面上时，对水平地面的压强多大？（2）汽车行驶这段距离用了多长时间？发动机提供的牵引力多大？

【答案】（1）1.2×105Pa；（2）72s；3000N【解析】（1）汽车停在水平地面上时，对水平地面的压力：F=G=mg=1.2×103kg×10N/kg=1.2×104N，对水平地面的压强：p=F/S=1.2×104N/1000×10−4m2=1.2×105Pa；（2）由v=s/t可得，汽车行驶这段距离用的时间：t=s/v=1440m20m/s=72s，由P=W/t=Fs/t=Fv可得，发动机提供的牵引力：F′=P/v=60×103W/20m/s=3000N例题例题5【题干】关于功率，以下说法正确的是（）A．功率的单位是焦耳B．功率是用来表示做功快慢的物理量C．功率是用来表示做功多少的物理量D．甲乙二人同时登山，先到达山顶的功率大【答案】B【解析】A．由可知，功率的单位为J/s，即瓦特，故A错误；BC；功率是表示物体做功快慢的物理量，故B正确、C错误；D．由可知，功率的大小与做功的多少和做功时间有关，甲乙二人同时登山时做功的多少不知，无法比较他们的功率关系，故D错误，故选B。例题6例题6【题干】一位父亲与他6岁的儿子一起上楼回家，对此下列说法错误的是（）A．爬相同的楼梯，儿子体重小做的功少B．爬相同的楼梯，父亲体重大做的功多C．爬相同的楼梯，父亲比儿子先到达，父亲的功率大D．爬相同的楼梯，儿子坐电梯先到达，儿子的功率大【答案】D【解析】由题知，爬相同的楼梯，h相同，父亲的体重G1大于儿子的体重G2，即：G1＞G2，∵爬楼做功：W=Gh，∴父亲爬楼做功W1大于儿子爬楼做功W2，即：W1＞W2，故A正确、B正确；父亲爬楼做功多，父亲比儿子先到达，做功时间少，根据P=W/t可知父亲做功功率大，故C正确；儿子坐电梯先到达，但爬楼过程中儿子没有施加力，儿子做功为0，做功功率为0，故D错。四、课堂运用四、课堂运用【教学建议】在对课堂知识讲解完，把握了重点突破了难点以及练习精讲了之后，再用练习进行课堂检测，根据学生情况建议分3个难度层次：易，中，难。1、如图，初三(1)班学生丹丹从地上拿起一个鸡蛋，并用大约2s的时间将它匀速举过头顶，在这2s时间内，丹丹做功的功率约为()A.0.25WB.0.5WC.1WD.2W【答案】B【解析】一个鸡蛋的重力约为0.5N，鸡蛋上升的高度约为2m，把它匀速举过头顶时所做的功：W=Gh=0.5N×2m=1J，丹丹做功的功率约为：P=W/t=1J/2s=0.5W，故选B下列关于单位的认识，不正确的是（）A.1牛顿的力大约等于拿起两个鸡蛋所用的力B.1帕斯卡的压强大约等于两张纸叠放在水平桌面上产生的压强C.1焦耳的功大约等于将一个鸡蛋从地面缓慢举过头顶所做的功D.1瓦特大约等于1名中学生正常走上楼梯的功率【答案】D【解析】两个鸡蛋的质量大约100g，受到的重力约为G=mg=0.1kg×10N/kg=1N，所以拿起两个鸡蛋的力大约是1N，故A正确。两张纸叠放后的质量约3g，长约25cm，宽约12m，报纸平摊在水平桌面上，对桌面的压力：F=G=mg=0.003kg×10N/kg=0.03N，纸的面积S=0.25m×0.12m=0.03m2，平摊开放在桌面上对桌面的压强：，故B正确。一个鸡蛋的重力大约是0.5N，将一个鸡蛋从地面缓慢举过头顶，拿起的高度大约是h=2m，所以对鸡蛋做的功W=Gh=0.5N×2m=1J，故C正确。中学生的体重为500N，一层楼的高度大约3m，上一层楼的时间在15s左右，上楼的功率大约，故D错误，符合题意为答案。3、质量相等的甲、乙两物体在空中匀速下落，且下落的高度相等，已知甲下落的速度是2m/s，乙下落的速度是4m/s，则下落过程中，重力对两物体做功功率的说法正确的是（）A．对甲做功功率小B．对乙做功功率大C．对两物体做功功率一样D．无法判断【答案】B【解析】根据做功公式和功率公式联立即可求解。4、采用先进的生产工艺及材料生产的“万向轮”大大减少了摩擦作用，把安装在行李箱上推动行李箱尤其省力，一个很重的行李箱仅用F=10N的水平推力就可以使它在水平地面上滑行，且滑行30m用时20s，求上述过程中推力F所做的功和功率．【答案】300J；15W【解析】推力F所做的功：W=Fs=10N×30m=300J，功率P=W/t=300J/20s=15W。巩固巩固5、粗糙水平地面上有一个重为100N的物体，用20N的水平拉力使其在10s内匀速前进了10m，在此过程中（）A．重力做功的功率为100WB．支持力做功的功率为100WC．拉力做功的功率为200WD．拉力做功的功率为20W【答案】D【解析】物体在水平地面上运动，重力和支持力没有做功，所以重力和支持力的功率为0W，故AB错误；拉力对物体做的功是W=Fs=20N×10m=200J，拉力做功的功率是，故C错误，D正确．故选D．6、甲乙两人同时开始登山，甲先到达山顶，则他们的功率（）A.甲的功率大B.乙的功率大C.他们的功率一样大D.无法确定【答案】D【解析】甲、乙两人同时开始登山，甲先到达山顶，说明甲所用时间短。根据，由于两人上山克服重力所做功不知道，所以无法确定他们的功率大小，故D正确为答案。7、有甲、乙两台机器，甲乙做功之比2:3，甲乙所用时间之比1:3，比较甲、乙两机器的功率，则P甲:P乙是（）

A.3:2B.2:1C.2:3D.1:3【答案】B【解析】对于这种题目同学们别忘记大胆假设，甲乙做功之比2:3，即设是W甲=2，W乙=3，同理设t甲=1，t乙=3，根据公式P=W/t,可得P甲=2，P乙=1，所以P甲:P乙=2:1。但是注意：使用此方法必须已知所求都是比例。8、设飞机在飞行中所受空气阻力与它的速度平方成正比，当飞机以速度v水平匀速飞行时，发动机的功率为P，若飞机以速度3v水平匀速飞行时，发动机的功率为（）A.3PB.9PC.18PD.27P【答案】D【解析】由题可知，飞机在飞行中所受空气阻力与它的速度平方成正比，设飞机在飞行中所受空气阻力f=kv2，飞机在水平方向上匀速飞行处于平衡状态，飞机的牵引力F与阻力f相等，则F=kv2，由P=Fv可得，飞机发动机的功率为P=Fv=kv2v=kv3，若飞机以速度3v水平匀速飞行时，发动机的功率为P'拔高拔高9、质量为5吨的汽车，在水平平直的公路上匀速行驶时，该车发动机的功率为8×104W，所受阻力为车重的0.1倍。求：（1）在水平平直的公路上匀速行驶时，该车发动机的牵引力为多大？（2）在10秒钟内，该车发动机所做的功？（3）该车在10秒钟内通过的距离？（g=10N/kg）【答案】（1）在水平平直的公路上匀速行驶时，该车发动机的牵引力为5×103N；（2）在10秒钟内，该车发动机所做的功8×105J．（3）该车在10秒钟内通过的距离为160m。【解析】（1）车做匀速直线运动，处于平衡状态，由平衡条件知，牵引力等于阻力，牵引力F=f=0.1mg=0.1×5×103kg×10N/kg=5×103N；（2）牵引力的功：W=Pt=8×104W×10s=8×105J；（3）∵W=Fs，∴汽车的路程：s===160m；答：（1）在水平平直的公路上匀速行驶时，该车发动机的牵引力为5×103N；（2）在10秒钟内，该车发动机所做的功8×105J．（3）该车在10秒钟内通过的距离为160m。10、两台机器，甲的功率是750瓦，乙的功率是2250瓦，甲、乙在相同时间里，做功之比是_________；若完成相同的功，甲、乙所用时间之比是_________．【答案】1:33:1【解析】由题意可知P甲：P乙=750W：2250W=1：3，

由可得：

相同时间内两台机器所做功之比：．

做同样的功所需的时间之比：。

故答案为：1：3；3：1．课堂小结课堂小结【教学建议】此处内容主要用于教师对本节课重点内容进行总结，一方面是对本节课的重点难点内容的回顾，更重要的是针对这节课学生出现的问题再次进行复习提问等，以达到让学生课上掌握的目的，同时可以对下节课内容进行简单的铺垫，以体现出本节课内容与下节课内容之间的关系。1.功率的定义：功与做功所用时间的比值叫做功率，功率在数值上等于单位时间内做的功。2.公式：功率=功/时间P=W/tW表示功，t表示时间，P表示功率。功率的单位应该是功的单位与时间单位复合而成的，应该是J/s。J/s有一个专门的名称叫瓦特，简称瓦，用字母w表示。3.功率的别一个计算公式：P=Fv计算时注意“F”的单位是N，“v”的单位是m/s，此时“P”的单位才是W。课后作业课后作业【教学建议】此处内容主要用于教师根据学生掌握情况有针对性的进行课后作业的布置，掌握好的同学可以适当的布置难度大一些的作业，成绩一般的同学可以以基础题和巩固题目为主，但是一定要控制作业的数量，给学生布置的作业一般不要超过5题，这样学生才能保证做题的质量。基础基础1、完成下列单位换算100W＝______J/s,2.5MW＝____________kW＝____________W。【答案】1002.5×103略【解析】因为功率的公式是P=W/t，且功的单位为W，时间的单位为s，所以1W=1J/s，故100W=100J/s；2.5MW=2500kW=2.5×106W2、八年级一班的男同学要举行爬楼比赛，看看谁的功率大。要测出某同学爬楼的功率：⑴已测出了这个同学的质量m，还需要测出的物理量是___________和____________；⑵还需要的测量工具是_____________和_____________；⑶由测得的物理量，计算爬楼功率的表达式为：P＝________________。【答案】爬楼所用的时间爬楼的高度停表（秒表）卷尺（刻度尺）【解析】⑴已测出了这个同学的质量m，还需要测出的物理量是爬楼所用的时间t和爬楼的高度h；⑵由于本实验需要测量时间和长度，所以还需要的测量工具是停表和卷尺；⑶由测得的物理量，计算爬楼功率的表达式为：P＝mgh/t。3、下列说法正确的是（）A．做功越多，功率一定越大B．做功时间越短，功率一定越大C．功率是单位时间内完成的功D．省力的机械功率一定大【答案】C【解析】A、做功多，如果用时多，功率也不一定大，A错；B、时间短，如果功也小，功率不一定大，B错；C、当时间取单位时间时，功率与完成的功相等，所以功率就是单位时间内所完成的功，C对D、机械省力但不会省功，故功率也不一定大，D错；故选C。巩固巩固4、小华参加体育中考的跳绳考试时，她在1min内连续跳了150次，获得跳绳项目的满分．已知小华的质量为45kg，每只鞋底与地面的接触面积为150cm2，跳起时重心升高的平均高度为4cm，g取10N/kg．求：（1）小华站在操场上等待时对地面的压强；（2）小华跳一次所做的功；（3）小华跳绳时的平均功率．【答案】（1）小华站在操场上等待时对地面的压强为1.5×104Pa；（2）小华跳一次所做的功为18J；（3）小华跳绳时的平均功率为45W．【解析】（1）小华站在操场上等待时对地面的压力：F=G=mg=45kg×10N/kg=450N，受力面积：S=150cm2×2=300cm2=0.03m2，对地面的压强：；（2）小华每跳绳一次所做的功：W1=Gh=mgh=45kg×10N/kg×4×10-2m=18J；（3）跳一次绳所用的时间：，小华跳绳时的平均功率：．5、某坦克重力为4×105N，履带的着地面积为5m2。若坦克以20m/s的速度在平直的路面上匀速行驶10min，发动机的输出功率为900kW。试求：（1）坦克静止在水平路面时，对路面的压强是多少？（2）匀速行驶10min，坦克发动机所做的功是多少？（3）匀速行驶时，坦克发动机的牵引力是多少？【答案】（1）8×104Pa（2）5.4×108J(3)45000N【解析】（1）坦克静止在水平路面时，对路面的压强是；（2）读题知发动机的输出功率为P=900kW=9×105W，t=10min=600s，坦克发动机所做的功是：；（3）匀速行驶时，坦克发动机的牵引力与所受阻力是一对平衡力，由得：。答案：（1）8×104Pa（2）5.4×108J(3)45000N6、小丽用40N的水平推力将一个重90N的箱子水平推动了1m，所用时间2s。小宇又将这个箱子匀速提上了0.4m高的台阶，所用时间1.5s。比较小丽、小宇所做的功W1、W2和做功的功率P1、P2之