高中物理第一冊.功率

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第二節(jié)功率●本節(jié)教材分析本節(jié)講述功率的概念。功率公式的應(yīng)用。教學(xué)的重點(diǎn)是使學(xué)生確切地理解公式P＝F·v的意義,要通過例題的教學(xué)使學(xué)生會應(yīng)用基本公式進(jìn)行計(jì)算，對平均功率和瞬時(shí)功率有所理解.關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率與汽車的最大速率之間的關(guān)系，最好采用課后專題講座的形式進(jìn)行，以便通過分析汽車由開動(dòng)到勻速行駛的物理過程，使學(xué)生養(yǎng)成分析物理過程的習(xí)慣,避免簡單地套用公式.●教學(xué)目標(biāo)一、知識目標(biāo)1。知道功率的定義、定義式、單位。2。理解平均功率和瞬時(shí)功率.3。理解功率的導(dǎo)出式P＝F·v的物理意義,掌握其用法.二、能力目標(biāo)1.學(xué)會求解各種不同的功率。2.運(yùn)用功率的不同表達(dá)公式分析和解決動(dòng)力機(jī)械的運(yùn)動(dòng)問題.三、德育目標(biāo)1.使學(xué)生養(yǎng)成具體問題具體分析和嚴(yán)密思維的習(xí)慣。2。提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、解決實(shí)際問題的能力.●教學(xué)重點(diǎn)1。理解功率的概念。2。知道功率的種類及其計(jì)算.●教學(xué)難點(diǎn)功率的求解公式P＝Fv的意義和應(yīng)用?！窠虒W(xué)方法電教法、理論聯(lián)系實(shí)際歸納法?！窠虒W(xué)用具投影儀、投影片、錄相資料、CAI課件.●課時(shí)安排1課時(shí)●教學(xué)過程一、導(dǎo)入新課［放錄像］有1t的貨物,準(zhǔn)備運(yùn)到三樓，分別用三種方式起運(yùn)。方式一：搬運(yùn)工分批搬，需3h；方式二:用一臺起重機(jī)提升,用時(shí)1min;方式三：用另一臺起重機(jī)提升,用時(shí)30s.［思考］在上述錄像中，把重物由地面運(yùn)到三樓，①用不同的方式，對重物所做的功是否相同？②所用時(shí)間不同,得到三種方式中做功的快慢是否相同？［導(dǎo)入］上述三種方式中，對重物所做的功是相同的，但所用時(shí)間不同,說明做功的快慢不同。在物理學(xué)中，用功率來表示做功的快慢，本節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)功率。板書：功率二、新課教學(xué)(一）功率［程序一］[投影閱讀思考題]1.什么叫做功率？：功率是表示什么的物理量？2。功率的定義式是什么？定義式中各個(gè)字母分別表示什么物理量？單位是什么？3。功率的單位有哪些？換算關(guān)系如何？［程序二］學(xué)生閱讀課文相關(guān)內(nèi)容，并解答思考題.［程序三］抽查學(xué)生解答思考題，教師總結(jié).1。功率是表示做功快慢的物理量。2.功跟完成這些功所用時(shí)間的比值叫做功率。3。功的定義式是P=，其中：4。功率的國際單位：瓦特（W)或焦/秒（J/s)常用單位：千瓦(kW）換算關(guān)系：1kW=1000W=1000J/s[程序四］討論：在作用力方向和位移方向相同的情況下,如何用力和速度來表示功率?學(xué)生活動(dòng)：討論并在硬紙片上寫出推導(dǎo)過程。［程序五]學(xué)生在實(shí)物投影儀上展示推導(dǎo)過程和結(jié)論：推導(dǎo)過程:當(dāng)作用力方向和位移方向相同時(shí)，結(jié)論：當(dāng)力F和位移方向相同時(shí)，力F的功率等于力F和物體運(yùn)動(dòng)速度v的乘積.拓展:當(dāng)力F和位移s之間有一夾角α?xí)r，如何表示功率？推理得到:P=Fvcosα［程序六］教師講解點(diǎn)撥:通過上述分析，功率有兩個(gè)求解公式：1.定義式：P=；2。推廣式:P=Fvcosα關(guān)于定義式:P=a。它是普遍適用的，不論恒力做功還是變力做功，它都適用.b。它表示時(shí)間t內(nèi)的平均功率,只有當(dāng)物體勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),才等于瞬時(shí)功率.c.因?yàn)楣有正負(fù)之分，所以功率也有正負(fù)之分，功率的正負(fù)并不表示功率的大小。d。應(yīng)注意：P、W、t的同一性.關(guān)于推廣式P=Fvcosαa。如果求平均功率時(shí),式中v要用平均速度；求瞬時(shí)功率時(shí)，式中的v要用瞬時(shí)速率，必須注意F、α與P的同時(shí)性。b.當(dāng)F為合外力時(shí)，P為合外力做功的功率；當(dāng)F為某一外力時(shí),P為該力做功的功率.c.在汽車等交通工具一類問題中,式中P為發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率，F(xiàn)為發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力，v為汽車的瞬時(shí)速度.（二）功率的應(yīng)用和計(jì)算［程序一］討論推廣式P=Fv［投影］關(guān)于公式P=Fv①當(dāng)功率P一定時(shí),牽引力F和v之間有什么關(guān)系？②當(dāng)速度v一定時(shí)，牽引力F和功率P之間關(guān)系如何?③當(dāng)牽引力F一定時(shí)，功率P和速度v之間有什么關(guān)系?P一定時(shí)，力P一定時(shí)，力F與速度v成反比v一定時(shí)，力F與功率P成正比F一定時(shí)，功率P與速度v成正比據(jù)P=Fv可得［程序三］討論并回答下列問題：1.汽車上坡的時(shí)候,司機(jī)常用換檔的方法來減小速度，為什么？2.汽車上坡時(shí)，要保持速度不變，應(yīng)如何做？3。起重機(jī)在豎直方向勻速吊起某一重物時(shí)，為什么發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率越大，起吊速度就越大？抽查學(xué)生回答上述問題：1.汽車上坡的時(shí)候,司機(jī)常用換檔的方法減小速度，來得到較大的牽引力.2.汽車上坡時(shí)，要保持速度不變，就必須加大油門，增大輸出功率來得到較大的牽引力。3。起重機(jī)在豎直方向勻速吊起某一重物時(shí)由于牽引力與重物的重量相等，即牽引力保持不變，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的功率越大,起吊的速度就越大.［程序四］例題分析1。學(xué)生閱讀課文例題2.審題a.本題中的物體在水平力的作用下做初速為零的勻加速運(yùn)動(dòng).b。要求解在3s內(nèi)對物體做的功，據(jù)W=Fs，必須求出物體在3s內(nèi)的位移.c.求解平均功率和瞬時(shí)功率時(shí)應(yīng)選取合適的求解公式.3.學(xué)生在練習(xí)本上寫出解答過程,并在投影儀上展示.解：a.力F在t=3s內(nèi)所做功的求解：在F作用下，產(chǎn)生的加速度為：a==2m/s2在3s內(nèi)物體的位移為:s=at2=×2×9m=9m所以力F在3s內(nèi)對物體做的功為W=Fs=6×9J=54Jb.力F在t=3s內(nèi)對物體做功的平均功率為：方法一:P===18W方法二：物體在3s末的速度為:vt=at=2×3=6m/s所以P=F=F×=6×W=18Wc.在3s末,力F對物體做功的瞬時(shí)功率為P=Fv瞬=6N×6m/s=36W三、課堂練習(xí)練習(xí)題一:質(zhì)量為m的木塊放在光滑水平面上，在水平力F作用下從靜止開始運(yùn)動(dòng)，則開始運(yùn)動(dòng)ts時(shí)F的功率是A. B。C. D.學(xué)生解答并在投影儀上展示:學(xué)生甲：物體在力F作用下，從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),則在ts內(nèi)的位移為：s=at2所以W=Fs=F·at2=F···t2=所以P==所以本題選A.學(xué)生乙：由題意知,物體在力F的作用下,從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則：a=v=at=tP=Fv=F·t=t,所以本題選C。師生共同討論上述兩種解法:本題所求是ts時(shí)F的功率，即F的瞬時(shí)功率，因F和v同方向，由P=Fv即可求得。所以學(xué)生甲的解法是錯(cuò)誤的，因?yàn)樗蟮氖莟s內(nèi)的平均功率?？偨Y(jié)：1。由公式P=求出的是t時(shí)間內(nèi)的平均功率，而公式P=Fv，如果v表示的是平均速度,則由公式P=Fv求出的是平均功率；如果v表示的是瞬時(shí)速度，則由公式P=Fv求出的是瞬時(shí)功率.練習(xí)題二：一架自動(dòng)扶梯以恒定的速度v1運(yùn)送乘客上同一層樓，乘客第一次站在扶梯上不動(dòng),第二次以相對于扶梯的速度v2勻速上走，兩次扶梯牽引力做的功分別為W1和W2，牽引力的功率分別為P1和P2,則A。W1＜W2,P1＜P2 B.W1＜W2；P1=P2C.W1=W2；P1＜P2 D.W1＞W(wǎng)2，P1=P2解析:1.兩種情況下人對扶梯的壓力都等于人的重力,即兩種情況下扶梯的牽引力大小相等.2。第一種情況下位移為一層樓高度，第二種情況下人也勻速走了一段位移，故扶梯的位移就比第一次小,故有s1＞s2，W1＞W(wǎng)2。3。因?yàn)閮煞N情況下牽引力一樣大，且牽引力作用下扶梯的運(yùn)動(dòng)速度v1也保持不變，由P=Fv，可知P1=P2故本題選D.練習(xí)題三：關(guān)于汽車的行駛問題1。介紹相關(guān)知識（1）機(jī)車啟動(dòng)過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率指牽引力的功率而不是指合外力或阻力的功率.(2)發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率指的是該機(jī)器正常工作時(shí)的最大輸出功率，并不是任何時(shí)候發(fā)動(dòng)機(jī)的功率都等于額定功率，實(shí)際輸出功率可在零和額定值之間取值.2.用投影片出示鞏固訓(xùn)練題汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為60kW，汽車質(zhì)量為5t,汽車在水平路面上行駛時(shí),阻力是車重的0。1倍，g取10m／s2，問：(1）汽車保持以額定功率從靜止啟動(dòng)后能達(dá)到的最大速度是多少?（2)若汽車保持以0。5m／s2的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng)，這一過程能維持多長時(shí)間?3。分析并用CAI課件模擬汽車的兩個(gè)啟動(dòng)過程。（1）汽車以恒定功率啟動(dòng)后先做變加速運(yùn)動(dòng)，最后做勻速直線運(yùn)動(dòng),變化情況如下:速度v↑此時(shí)v達(dá)到最大速度vm,→此后保持vm做勻速直線運(yùn)動(dòng)。(2）當(dāng)汽車以恒定加速度啟動(dòng)后，過程變化情況如下：a恒定F牽恒定v將繼續(xù)增大a↓此時(shí)v達(dá)到最大速度vm→以后汽車將保持以vm做勻速直線運(yùn)動(dòng).4.據(jù)上述分析：學(xué)生求解上述鞏固訓(xùn)練,在實(shí)物投影儀上對過程進(jìn)行抽查評析。5.用實(shí)物投影儀展示正確的解題過程.解:汽車受力情況如圖所示(1）據(jù)上述分析可知：當(dāng)牽引力F牽大小等于阻力F阻時(shí),汽車的加速度a＝0，速度達(dá)到最大值vm，據(jù)公式P＝Fv可得出汽車最大速度。vm＝（2）由上述分析可知：以恒定加速度啟動(dòng)后的汽車先做一段勻變速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)汽車的功率達(dá)到額定功率以后,加速度減小,汽車將做變加速運(yùn)動(dòng),速度繼續(xù)增大直到加速度a＝0，這時(shí)速度達(dá)到最大值vm，以后將保持以vm做勻速直線運(yùn)動(dòng)，這樣汽車做勻加速運(yùn)動(dòng)所能維持的時(shí)間應(yīng)該從開始截止到汽車達(dá)到額定功率的時(shí)候.設(shè)汽車做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)的牽引力為F牽，阻力為F阻，據(jù)牛頓第二定律,有F牽＝F阻＋ma＝0。1mg＋ma＝7500N.當(dāng)汽車的功率增大到額定功率時(shí)，汽車做勻加速過程結(jié)束，設(shè)這時(shí)汽車的速度為v1，據(jù)功率公式P＝F牽v1得：v1＝m／s＝8m／s設(shè)汽車能維持勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t則：t＝s＝16s四、小結(jié)（用實(shí)物投影的形式)通過本節(jié)課的學(xué)習(xí),我們知道了以下幾個(gè)問題:1.功率是表示物體做功快慢的物理量.2。功率的單位有Ｗ、kＷ、1kＷ＝1000Ｗ。3.功率的求解公式有：P＝P＝Fv.其中P＝和P＝Fv可用來求解平均功率，而P＝Fv也可用來求解瞬時(shí)功率.4。要會用P＝Fv分析汽車的兩種啟動(dòng)過程。五、作業(yè)（一）課本P139練習(xí)二(二）思考題：1.質(zhì)量為m的物體自高處自由落下，時(shí)間t內(nèi)重力的平均功率為________，ts末重力的瞬時(shí)功率為__________.2.設(shè)飛機(jī)飛行時(shí)所受的阻力與其速度的平方成正比。如果飛機(jī)以速度v勻速飛行時(shí)其發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為P，則飛機(jī)以2v的速度勻速飛行時(shí)其發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為_________。3.起重機(jī)的鋼繩吊著物體由靜止開始豎直向上運(yùn)動(dòng)，先以加速度a(a＜g)加速運(yùn)動(dòng)再勻速運(yùn)動(dòng),最后減速運(yùn)動(dòng)到靜止,則關(guān)于各段運(yùn)動(dòng)中繩的拉力的平均功率,下列說法中正確的是()A。第一段平均功率最大B.第二段平均功率最大C。第三段平均功率最小D.第一段平均功率最小4。跳繩是一種健身運(yùn)動(dòng)，設(shè)某運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量是５0kg,他1min跳180次,假定在每次跳躍中，腳與地面的接觸時(shí)間占跳躍一次所需時(shí)間的，則該運(yùn)動(dòng)員跳繩時(shí)克服重力做功的平均功率是多少瓦?(g取10m／s2)5。在20m高處以大小相等的初速度v0＝20m／s將三個(gè)質(zhì)量均為過程中，求重力對三球做的功和平均功率（不計(jì)空氣阻力，g＝10m／s參考答案：1.，mg2t2。8P3。BC4.75Ｗ5。20J、20J、20J10（－1）Ｗ,10W，10Ｗ六、板書設(shè)計(jì)七、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計(jì)1。質(zhì)量為m的汽車在傾角為θ的斜坡上勻速行駛，上坡時(shí)的速度為v1，下坡時(shí)的速度為v2，設(shè)汽車運(yùn)動(dòng)過程中所受阻力不變，且上、下坡時(shí)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率也相同，則汽車的功率等于______________。2.起重機(jī)在５s內(nèi)將2t的貨物由靜止開始勻加速提升10m高，若g取103。下列關(guān)于功率的說法，正確的是（）A.功率是反映做功快慢的物理量B。據(jù)公式P＝,求出的是力F在t時(shí)間內(nèi)做功的平均功率C。據(jù)公式P＝Fv可知，汽車的運(yùn)動(dòng)速率增大，牽引力一定減小D。據(jù)公式P＝Fvcosα，若知道運(yùn)動(dòng)物體在某一時(shí)刻的速度大小,該時(shí)刻作用力F的大小以及二者之間的夾角，便可求出該時(shí)間內(nèi)力F做功的功率4.質(zhì)量為1kg的物體做自由落體運(yùn)動(dòng)，g取10m／s2，在下落的前2s內(nèi)，重力對物體做的功是______________，在第2s內(nèi)，重力做功的平均功率是__________________,第2s末重力對物體做功的瞬時(shí)功率是______________。5.汽車在水平面上運(yùn)動(dòng)，下列說法中正確的是A.汽車啟動(dòng)后以額定功率行駛,在速度未達(dá)到最大速度以前，加速度是不斷增大的B.汽車啟動(dòng)后以額定功率行駛，在速度未達(dá)到最大速度以前，牽引力是不斷減小的C.汽車以最大速度行駛后,若要減速，可減小功率行駛D.汽車以最大速度行駛后，若再減小牽引力，速度反而減小6.物體在水平恒力F作用下，由靜止起沿力的方向由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)了s到達(dá)B點(diǎn)，則A。水平面光滑時(shí),力F對物體做功的平均功率大B。水平面不光滑時(shí)，力F對物體做功的平均功率較大C。水平面光滑時(shí)，力F對物體做功的即時(shí)功率較大D。水平面不光滑時(shí)，力F對物體做功的瞬時(shí)功率較大7。飛機(jī)以速度v水平勻速飛行時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為P,若飛機(jī)所受的空氣阻力與飛行速度的平方成正比，那么當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率增為4P時(shí)，飛機(jī)勻速飛行的速度將增為A.v B。v C。2v D。v8.從空中以40m／s的初速度平拋一個(gè)重力為10N的物體，物體在空中運(yùn)動(dòng)3s落地，不計(jì)空氣阻力,g取10m／s2.則物體落地時(shí)重力的瞬時(shí)功率為A.400W B.300W C.500W D。700W9.一個(gè)質(zhì)量為m的物體，沿固定的傾角為θ