《功率》教学教案

《功率》精品教案学情分析：本课之前学生已经学习过了做功的概念，也知道功是能量转化的量度。本课的目的是研究做功的快慢，利用比值定义法先提出功率的概念。可以结合之前速度的定义进行理解。而且初中时期学生也学习过功率的基础概念，所以可以通过一些实例和一些物理学的思维方式展开对功率的进一步理解。学习目标：（1）通过概念学习，能说出功率的物理意义及其定义。（2）通过实例分析，能说出平均功率、瞬时功率、实际功率以及额定功率的物理含义。（3）根据功率的定义，能理清功率和速度之间的关系。学习阶段教师活动学生活动设计意图知识回顾回顾功的意义和计算做功的方法。通过回忆并强化对功的物理意义的理解。回顾知识，承上启下。头脑风暴思考与讨论： 一台甲起重机在1min内把1吨的货物匀速提升到预定高度，另一台起重机乙在30s内把1吨的货物匀速提升到相同高度。学生通过日常经验和对速度等基本概念的理解，进一步得到功率的物理含义。通过类比法帮助理解功率的物理意义。新知揭秘小试牛刀例题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，求：(g取10m/s2)①第1s内下落的位移是多少？②第1s内重力对物体做多少功？③第2s内物体下落的位移是多少？④第2s内重力对物体做多少功？⑤前1s和后1s重力对物体做功的功率各是多大？⑥这2s时间内重力对物体做功的功率是多大？思考：上述计算得到的结果能否精确描述重力的功率？通过例题，观察题目限制条件。学会提取模型和临界条件进行问题解答。通过一道例题明白要对问题考虑全面，对临界条件要重视，同时强化对做功，功率等物理概念的理解。概念辨析上题说明：即使同一个力做功，做功的功率也可能是变化的，在一段时间内力对物体做功的功率，实际上是这段时间内力对物体做功的平均功率。通过上面的题目对平均功率和瞬时功率有初步的认识。即时训练练习1.关于功率，下列说法中正确的（）A.功率是说明做功多少的物理量B.功率是说明力做功快慢的物理量C.做功时间越长，功率一定小D.力做功越多，功率一定大练习2.某人用同一水平恒力F先后两次拉同一物体，第一次使此物体沿光滑水平面前进s距离，第二次使此物体沿粗糙水平也前进s距离，若先后两次拉力做的功为W1和W2，拉力做功的功率是P1和P2，则()A.W1=W2，P1=P2B.W1=W2，P1＞P2C.W1＞W2，P1＞P2D.W1＞W2，P1=P2①明确：功率所对应的力是哪个力？②某力做的功跟其他力有没有关系？通过两道例题明确功率的基本概念和功率问题中的研究对象的确定方法。头脑风暴这里面的额定功率表示的是什么意思？观察铭牌中的信息，提出疑问。概念辨析额定功率：指机器在额定转速下可以长时间正常工作的最大输出功率，也就是机器铭牌上面的标称值。实际功率：指机器在工作中实际输出的功率。 机器不一定在额定功率下工作，机器正常工作时实际功率总是小于或等于额定功率，机器只能在短暂时间内实际功率略大于额定功率，但不允许长时间超过额定功率。说明： 在日常生活中，我们经常说某台机器的功率，或某物体做功的功率，实际上是指某个力对物体做功的功率。例如：汽车的功率就是汽车牵引力的功率起重机吊起货物的功率就是钢绳拉力的功率通过辨析概念和观察实例，确定额定功率和实际功率的不同。并且明白在研究功率的时候一定要找对研究对象。引出新概念，承上启下。引出核心考点。头脑风暴一个物体在水平恒力F的作用下，以速度v匀速直线运动了一段时间t，试求这段时间t内恒力F做功的功率。根据实际情境进行思考，同时通过平均功率，恒力做功公式得到功率另一种表达式。提升推理论证能力。概念辨析即时训练练习3.关于功率以下说法中正确的是（）A.据P=W/t可知，机器做功越多，其功率就越大B.据P=Fv可知，汽车牵引力一定与速度成反比C.据P=W/t可知，只要知道时间t内机器所做的功，就可以求得这段时间内任一时刻机器做功的功率D.根据P=Fv可知，发动机功率一定时，交通工具的牵引力与运动速度成反比。练习4.质量m=3kg的物体，在水平力F=6N的作用下，在光滑的水平面上从静止开始运动，运动时间t=2s，求：1.力F在t=2s内对物体所做功；2.力F在t=2s内对物体所做的功的平均功率；3.在2s末力F对物体做功的瞬时功率。例题分析.某型号汽车发动机的额定功率为60kW,在水平路面上行驶时受到的阻力是1800N,求发动机在额定功率下汽车匀速行驶的速度。在同样的阻力下,如果匀速行驶速度只有54km/h,发动机输出的实际功率是多少?根据训练，落实对功率的认识。课堂小结课后篇巩固提升合格考达标练1.(山东日照一中检测)如图所示,小朋友在弹性较好的蹦床上跳跃翻腾,尽情玩耍。在小朋友接触床面向下运动的过程中,床面对小朋友的弹力做功情况是()A.先做负功,再做正功 B.先做正功,再做负功C.一直做正功 D.一直做负功答案D解析床面的弹力向上,小朋友的位移向下,所以弹力做负功,D正确。2.(山东潍坊期中)某快递公司分拣邮件的水平传输装置示意图如图所示,皮带在电动机的带动下保持v=2m/s的恒定速度向右运动,现将一质量为m=1kg的邮件轻放在皮带上,邮件和皮带间的动摩擦因数μ=0.1,皮带两端水平距离l=10m,则邮件从皮带左端运动到右端的过程中克服摩擦力做功的平均功率为()A.1W B.13W C.23W D答案B解析邮件匀加速的加速度a=μg=1m/s2,加速时间t1=va=21s=2s,加速位移x1=12at12=12×1×22m=2m,余下8m,匀速时间t2=82s=4s,匀速运动时摩擦力为零不做功,加速过程中Wf=μmg·x1=0.1×1×10×2J=23.某一高中男同学(质量m=60kg)在做引体向上运动,从双臂伸直到肩部与单杠同高度算1次,若他在1min内完成了10次,每次肩部上升的距离均为0.4m,g取10m/s2,则他在1min内克服重力所做的功及相应的功率为()A.240J,4W B.2400J,2400WC.2400J,40W D.4800J,80W答案C解析该高中男同学的质量m=60kg,每次肩部上升的距离均为0.4m,则他每一次克服重力做的功W=mgh=60×10×0.4J=240J,1min内克服重力所做的功W总=10W=10×240J=2400J,相应的功率为P=W总t=240060W=40W,选项A4.一辆正在路面上行驶的汽车,遇到前方有人横穿马路时,司机紧急制动后又经过x的距离停下来才避免了一场车祸的发生,紧急制动后的减速过程中,若汽车与地面的摩擦力大小为F,则关于汽车与地面间摩擦力做的功,以下说法正确的是()A.摩擦力对汽车、地面均不做功B.摩擦力对汽车做-Fx的功,对地面做Fx的功C.摩擦力对汽车、地面均做-Fx的功D.摩擦力对汽车做-Fx的功,对地面不做功答案D解析地面的位移为零,摩擦力对地面不做功,汽车位移为x,摩擦力对汽车做功W=-Fx,选项D正确,A、B、C错误。5.如图所示,两个互相垂直的力F1和F2作用在同一物体上,使物体沿虚线方向运动,在通过一段位移的过程中,F1对物体做功4J,F2对物体做功3J,则F1和F2的合力对物体做的功为()A.5J B.7J C.1J D.3.5J答案B解析功是标量,求合力的功用两个功的代数和而不是根据平行四边形定则求解,故W合=W1+W2=7J,选项B正确。6.(多选)高空抛物给公共安全带来极大的危害性。最高人民法院发布《关于依法妥善审理高空抛物、坠物案件的意见》,对于故意高空抛物的,根据具体情形进行处罚。若从七楼阳台约20m高处,将一质量为1kg的花盆水平推出,不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是()A.1s内重力的平均功率为50WB.整个过程中重力的平均功率为200WC.落到地面上时,重力的瞬时功率为200WD.落到地面上时,重力的瞬时功率为100W答案AC解析花盆只受重力,竖直方向上做自由落体运动,1s内物体下落的高度为h1=12gt12=5m,所以1s内重力的做功为W1=mgh1=50J,平均功率P1=W1t1=50W,A正确;花盆下落的时间可由公式h=12gt2求得,代入数据得t=2s,整个过程中重力的做功为W2=mgh=200J,故平均功率为P2=W2t=100W,B错误;落到地面时,v2=2gh,求得到达地面时竖直分速度为20m/s,所以重力的瞬时功率P3=Fv=mgv=1×107.一台起重机将静止在地面上、质量为m=1.0×103kg的货物匀加速竖直吊起,在2s末货物的速度v=4m/s。(g取10m/s2,不计额外功)求:(1)起重机在这2s内的平均功率;(2)起重机在2s末的瞬时功率。答案(1)2.4×104W(2)4.8×104W解析(1)设货物所受的拉力为F,加速度为a,则由a=vt得,a=2m/s由牛顿第二定律知,F-mg=ma则F=mg+ma=1.0×103×10N+1.0×103×2N=1.2×104N2s内货物上升的高度h=12at2=12×2×22m=4起重机在这2s内对货物所做的功W=F·h=1.2×104×4J=4.8×104J起重机在这2s内的平均功率P=Wt=4.8×104(2)起重机在2s末的瞬时功率P=Fv=1.2×104×4W=4.8×104W。8.如图所示,用沿斜面向上、大小为800N的力F,将质量为100kg的物体沿倾角为θ=37°的固定斜面由底端匀速地拉到顶端,斜面长L=5m,物体与斜面间的动摩擦因数为0.25。(g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求这一过程中:(1)物体的重力所做的功;(2)摩擦力所做的功;(3)物体所受各力的合力所做的功。答案(1)-3000J(2)-1000J(3)0解析物体受力情况如图所示。(1)WG=-mgLsinθ=-3000J。(2)Ff=μFN=μmgcosθ,Wf=-FfL=-μmgcosθ·L=-1000J。(3)方法一:WF=FL=4000J,W=WF+WG+Wf=0。方法二:物体做匀速运动,F合=0,故W=0。等级考提升练9.如图所示,细线的一端固定于O点,另一端系一小球。在水平拉力作用下,小球以恒定速率在竖直平面内由A点运动到B点。在此过程中拉力的瞬时功率变化情况是()A.逐渐增大 B.逐渐减小C.先增大,后减小 D.先减小,后增大答案A解析因为小球的速率不变,由图示可知Fsinα=mgcosα,故拉力F的瞬时功率为P=Fvsinα=mgvcosα。从A点到B点的过程中,α减小,cosα增大,所以P增大,选项A正确。10.有一根轻绳系了一个物体,如图所示,若整体以加速度a向下做减速运动,忽略空气阻力,作用在物体上的各力做功的情况是()A.重力做正功,拉力做负功,合力做负功B.重力做正功,拉力做负功,合力做正功C.重力做正功,拉力做正功,合力做正功D.重力做负功,拉力做负功,合力做正功答案A解析重力与位移同向,做正功,拉力与位移反向,做负功,由于做减速运动,所以物体所受合力向上,与位移反向,做负功,故A正确。11.(福建厦门检测)如图所示,无论是远海岛礁建设,还是超大型疏浚及填海造陆工程,都离不开钢铁巨轮——重型绞吸船。我国自主研制的自航绞吸挖泥船“天鲲号”性能达到世界先进水平,其最大排距达15000m。若某段工作时间内,“天鲲号”的泥泵输出功率恒为1.6×104kW,排泥量为1.6m3/s,排泥管的横截面积为0.8m2,则泥泵对排泥管内泥浆的推力为()A.5×106N B.8×106NC.5×107N D.8×107N答案B解析根据排泥管每秒钟排出的泥浆体积为V=Sv,解得v=VS=1.60.8m/s=2m/s,根据泥泵输出功率大小为P=Fv,可知F=Pv=1.6×1012.(山东安丘检测)如图所示,一辆车正沿平直路面行驶,车厢内,一个面向车前进方向站立的人对车厢壁施加水平推力F,在车前进s的过程中,人相对车静止,下列说法正确的是()A.当车匀速前进时,人对车做的总功为正功B.当车加速前进时,人对车做的总功为负功C.当车减速前进时,人对车做的总功为负功D.不管车如何运动,人对车做的总功都为零答案B解析当车匀速前进时,人对车厢的推力F做的功为W=Fs,人对车厢的摩擦力方向与运动方向相反,静摩擦力对车厢做功为W1=-Ff1s,人处于平衡状态,根据作用力与反作用力的关系可知,F=Ff1,则人对车做的总功为零,故A错误;当车加速前进时,人处于加速状态,车厢对人的静摩擦力向右且大于车厢壁对人的作用,根据牛顿第三定律可知,人对车厢的静摩擦力Ff2向左,静摩擦力做的功为W2=-Ff2s,人对车厢的推力F方向向右,做的功为W'=Fs,因为Ff2>F,所以人对车做的总功为负功,故B正确;同理可以证明当车减速前进时,人对车做的总功为正功,故C错误;由上述分析可知D错误。13.如图甲所示,质量为5kg的物体置于粗糙水平地面上,受到水平恒力F作用,一段时间后撤去F,全过程运动的v-t图像如图乙所示(g取10m/s2)。求:(1)物体与水平地面间的动摩擦因数μ;(2)全过程物体克服摩擦力做的功W克;(3)水平恒力F的最大