《功率》
学习目标：
1. 知道功率是描述物体做功快慢的物理量。
2.理解功率的物理意义，掌握功率的计算公式、单位。
3.能通过实例、作图等多种方式来描述功率，用公式计算功率会设计实验，估测功率
学习过程
一、激趣导入，板书课题
问题：小明的教室在五楼，通常上楼需要1.5min，一次他跑步上楼只用了40s，请问：⑴小明在两种情况下，做的功是否相同？
⑵你认为这两种上楼做功方法，从物理的角度思考有什么不同？
为了描述做功的快慢，需要引进一个新的物理量___
二、自主学习，合作探究：
活动一、关于功率的概念
1．用速度可以表示物体运动快慢来类比，讲述功率的定义：
单位时间内做的功叫做功率。用字母P来表示。
2．功率的计算公式：
例1: 一个体重为400牛的学生在10秒内跑上4米高的楼，则（1）这位同学所做的功为多少（2）功率是多少？
3．功率的单位：在国际单位制中叫 ,简称 ，用符号 表示。1W=
例3：一辆小轿车以10m／s的速度匀速通过该隧道，若该小轿车发动机的牵引力为6000N，则（1）小轿车发动机的功率为多少，（2）则5秒内发动机所做的功为多少
4．功率的物理意义
例题1：甲机器做功时的功率是5000W，它的物理意义：表示这台机器__ ____.
乙机器做功时的功率是20000W，它的物理意义：表示这台机器____________
这两台机器中 机器做功快，
活动二、介绍一些常见物体的功率：（见课本112页）
了解一些物体的功率，记住人平时骑自行车的功率约为 W.
活动三、设计和估测人的功率的实验
1．需要测量哪些物理量，可以测出人的功率？ （如爬楼、跳绳、跑步等）
在学校里，人爬楼的高度通常可以利用一阶台阶的高度X台阶数进行测量。
2．所需要的测量工具是什么？表达式是怎样的？设计出记录表格
三、全班交流、精讲点拨
1．在水平地面上，用50N的水平推力推重为100N的箱子，在10s内前进了10m，推箱子的小朋友做功 J，做功的功率为____ _W。
2．小强同学家住北园小区3号楼的五楼。放学后，他从一楼到五楼共用了20s。若小强及书包总重为480N，每层楼的高度为3m，则他上楼的功率是_______W。
3．某人在水平地面上用100N的水平推力推重500N的物体，使物体以0.2m/s的速度匀速移动了3m，地面对物体的摩擦力是_____N，此人做的功是 J，功率是 W。
4.甲、乙两人登上同样高度的楼层。甲重400N，乙重500N。若甲上楼用20s，乙上用10s，则甲、乙二人做功之比为 ，做功的功率之比为 。
四、牛刀小试 素质提升
1．下列说法中正确的是 （ ）
A．物体做的功越多，则功率就越大B．物体做功的时间越短，则功率越大
C．在相同的时间内做的功越多，功率越大D．功率越大，则做功越多
2．在使用机械做功时，功率大的机械一定是（ ）
A、做的功多 B、更省力
C、在同样长的时间内，做的功多D、做同样多的功，所用的时间比较长
3．挖掘机挖土的速度往往很慢，这是为了（ ）
A、保证挖掘质量 B、获得较大动力C、可以节约燃料 D、保持施工安全
4．两名举重运动员，甲比乙高，如果他们举起相同质量杠铃所用时间相等，则（ ）
A.甲运动员做功较多，功率较小 B.甲运动员做功较多，功率较大
C.甲运动员做功较多，他们功率相等 D.甲、乙运动员做功相等，功率相等
8．上学路上，小刚同学骑着一辆普通自行车，在平直的公路上以某一速度匀速行驶，若人和车所受的阻力约为20N，则通常情况下，小刚消耗的功率最接近于（ ）
A、1W B、10W C、100W D、1000W
五、课堂小结，反思整合（请同学们将整理学习内容后小组交流，小组长汇总本节课的学习还有哪些疑问，并主动举手提问！）
教后记：
功率
教学目的：通过日常生活中的实例和生产中的实际，在讨论中使学生能理解功率的概念。
学会使用功率的基本公式，一解答简单的物理习题。
教学方法：讨论法。
教学内容
引言：在日常生活中和在生产实际中，不仅要考虑机械效率，还有一个重要的概念，对于生产设计和使用机械做功时必需要考虑的一个物理量。
我们要通过几个典型问题的讨论，理解它，认识它的重要性。
【例1】 建筑工地上需要将1000块砖送到15米高的楼上。
方法如下：
1．人用筐将砖运送到楼上。2．人用滑轮将砖运送到楼上。3．使用起重机将砖运送到楼上。
提问：以上三种方法，除了机械效率不同外还有什么不同。（待学生思考不必要求立即回答）。 【例2】 一个人用通常的步伐走上三楼，或以快速地跑到三楼上。
提问：两种方法所做的功的情况有何不同。（要求同上题，先认真去思考，不必急于作答。） 【例3】 有一个重型的机器，需要推至距100米远的厂房内。
方法有三： 1．工人们用推力推到厂房内。 2．工人们用车推到厂房内。 3．用马车拉到厂房内。
提问：三种方法完成此功有何不同。
对比上述三例，当人们完成一定的功时，存在着一个具体的实际问题是什么？
启发同学得出答案： 物体做功有快、有慢。
在例1中起重机做功快。 例2中人跑到三楼做功快。 例3中用马车做功快。
物理学里用功率来表示物体做功的快慢，板书：因此，单位时间里完成的功，叫做功率。
根据定义可得出：
板书：各物理量的国际单位，写在公式中。
1瓦特＝1焦耳/秒，1千瓦＝1000瓦，1兆瓦＝106瓦特。
指出：功率是机器的主要技术性能之一。
功率小，做功慢，耗能少。 功率大，做功快，耗能多。
【例题】 高出水面30米处有一个容积是50米3的蓄水池，要用一台离心式水泵抽水给蓄水池，1小时能把水池充满即可，这台水泵的功率至少是多少千瓦？
已知：h＝30米，V＝50米3，
t＝1小时＝3600秒，
求：P
解：分析，根据已知条件
m＝ρV。
m＝1×103千克/米3×50米3＝5×104千克
所以G＝5×105牛顿。
W＝Gh ＝5×105牛顿×30米＝15×106焦耳。
答：这台水泵的功率至少是4.2千瓦。
指出：根据已知条件和所求的物理量的基本公式，知道水泵是克服水重而做功，故在题内首先根据水的质量求出水重，这样再代入功率的基本公式中求功率。
为什么题目最后所求的是“功率至少是”多少千瓦？为什么不求等于多少或者求最大是多少千瓦。
这是因为在实际中水泵有轴功率和配套功率的区别，轴功率是指单独水泵本身所能完成的功率，如果按题内所求功率，只能满足轴功率，那么水泵是无法工作的，因为水泵必须同其它机器配合使用才能工作，所以配套功率是要大于轴功率的，这是否是功率越大越好呢？不是的，因为功率越大，必定耗电或耗油多，是不符合经济效益的。
作业习题1、2、3。
【习题演练】
1．物体在________叫功率，它是反应物体_____的物理量，国际单位制中的单位是_____。某机器的功率为5 W，其物理意义是_________。
2．两台机器的功率之比为3∶2，它们做同样的功所需要的时间之比为______；在相同的时间里，做功之比为______。
3．举重运动员在3 s内把1500 N的杠铃举高到1.8 m，他对杠铃做了_____J的功，功率是_____W，若举在空中停了3 s，则这个过程做了_____J的功，功率是_____W。
4．如图1所示，重为100 N的物体在F的作用下以12 m/s的速度在水平地面上做匀速直线运动，此时，弹簧秤的示数为4 N，则拉力F=_____，功率是_____W。
图1
5．质量为40 kg的物体，在光滑的水平面上做匀速直线运动，在5 s内通过的距离为10 m，那么外力对物体做的功为_____J，功率是_____W。
6．甲、乙两人各把200块砖从一楼搬到四楼，甲、乙需要的时间之比为2∶3，则甲、乙两人对砖做的功之比W甲∶W乙=_____，功率之比P甲∶P乙=_____。
7．关于功率的概念正确的说法是[ ]
A.功率越大，越省力B.功率越大，表示做功越快?C.功率越大，做功越多?D.功率越大，表示做功所用的时间越短? 8．下面说法中正确的是[ ]?
A.功率跟时间成正比，所以只要时间短，功率就大
B.从P=可知，功率的大小跟功成正比，所以只要做的功多，功率就大?
C.功率大的机械比功率小的机械做的功多?D.甲每小时做的功比乙每小时做的功多，甲的功率就比乙的功率大?
9．甲、乙两台机器的功率之比为4∶3，它们工作时间之比为1∶3，它们所做的功之比W甲∶W乙为[ ]
A.2∶9 B.2∶1? C.4∶9 D.3∶2
10．甲、乙两物体质量相等，用外力使甲物体以速度v1匀速上升6 m，外力做功W1，功率为P1，用外力使乙物体以速度v2匀速上升6 m，外力做功W2，功率为P2，已知v1＜v2，则[ ]
A.W1=W2 P1=P2 B.W1＜W2 P1=P2?
C.W1=W2 P1＜P2 D.W1＜W2 P1＜P2?
11．如图2所示，在绳子自由端用20 N的拉力把重为80 N的物体
匀速提高8 m时，拉力所做的功是多少？若重物匀速上升的速度是2 m/s，
则拉力的功率是多少？?
图2
12．一辆汽车装满货物共重4.9×104 N，在平直公路上匀速行驶，在10 min内前进了6 km，这时发动机的功率为6.615×104 W，求：?
（1）这段时间内汽车的牵引力做了多少功？?
（2）汽车所受重力做了多少功？?（3）汽车所受的阻力是多少？?
13．甲、乙、丙三位同学分别将铁块匀速竖直向上提升，
所得实验数据如下表?
同学
铁块重力G/N
升高高度h/m
时间t/s
甲
2
1.5
2
乙
4
1
4
丙
5
0.5
5
(1)根据上表可知，做功最多的是_____同学，做功最快的是_____同学。
(2)为了表示做功的快慢，他们在表中增加了最后一列（空栏）项目，这个项目的含义是______，为此物理学中引入一个物理量叫_______。
参考答案：1．单位时间内完成的功 做功快慢 W 机器在1 s内做了5 J的功?
2．2∶3，3∶2 3．2700，900，0，0? 4．2 N，48
5．0，0 6．1∶1，3∶2 7．B 8．D 9．C 10．C
11．640 J，160 W? 12．3.969×107 J，0，6.615×103 N?
13．（1）乙，甲 （2）物体在单位时间内完成的功，功率
课件35张PPT。第2节
功 率体验 比较做功的快慢
活动1:两名体重相同的同学爬相同的楼梯,都从一楼爬到三楼,记录所用的时间。两名同学所做的功相同吗?如果所用的时间不同,哪位同学做功较快?
活动2:两名体重不同的同学爬相同的楼梯,都从一楼爬到三楼,记录所用的时间。两名同学所做的功相同吗?如果所用的时间相同,哪位同学做功较快?如果所用的时间不同,如何比较两名同学做功的快慢?【参考答案】
活动1:相同 所用时间短的同学做功快
活动2:不同 体重大的同学做功快 比较单位时间内做功的多少1.比较做功快慢的“两种”方法:
方法一: 。
方法二: 。
2.功率:
(1)物理意义:表示 。
(2)定义: 与 之比。
(3)公式: 。(4)单位:
①国际单位: ,符号: 。
②常用单位: ,符号: 。
③单位换算:1 kW= W。【参考答案】
1.做相同的功,比较所用的时间 在相同时间内,比较做功的多少
2.(1)做功的快慢 (2)功 做功所用时间 (3)P=
(4)①瓦特 W ②千瓦 kW ③1 000探究1 功率
结合“体验”中的活动,与比较物体运动快慢的两种方法类比,思考以下问题:
1.体重相同的两名同学爬相同的楼梯,如何比较他们做功的快慢?
提示:两名同学体重相同,由W=Gh知,爬相同的楼梯做功相同,做功的快慢与时间有关,所用时间越少做功越快。参考答案:做功多少相同时,比较做功时间的长短,所用时间越短,做功越快。 2.体重不同的同学同时爬上楼梯,如何比较他们做功的快慢?
提示:爬同样的楼梯时,由W=Gh知,体重大的同学做功多,因为做功时间相同,故做功越多的同学做功越快。
参考答案:做功时间相同时,比较做功的多少,做功多的做功快。3.当做功多少和做功时间都不相同时,如何比较做功的快慢?
提示:比较单位时间内物体所做功的多少。
参考答案:比较单位时间内物体所做功的多少。4.为了比较物体做功的快慢,我们引入了什么物理量?它是如何定义的?
提示:像用速度表示运动的快慢一样,在物理学中用功率表示做功的快慢。功与做功所用时间之比叫作功率。
参考答案:功率 功与做功所用时间之比【微点拨】
功率只反映做功的快慢,不能表示做功的多少;做功多,不一定做功快。同样,功率大,不一定做功多。【知识拓展】生活中不同物体做功的功率探究2 功率的计算
结合功率的定义,进行思考,引出功率的计算公式。
1.功率的计算公式是 。
提示:类比速度的计算公式,速度等于单位时间内通过的距离,
计算公式为v= ;功率在数值上等于单位时间内做的功,所以功
率的计算公式为P= 。
参考答案:P=2.结合功率的公式,如何测量人登楼的功率?
(1)用 测出人的质量m;
(2)用 测出登楼的高度h;
(3)用 测出登楼所用的时间t;
(4)登楼的功率是 。
提示:根据公式P= 和W=Gh=mgh,则P= ,故需要测量出人
的质量、登楼的高度、登楼所用的时间。
参考答案:(1)磅秤 (2)卷尺 (3)秒表 (4)P=【微点拨】
如果物体做匀速直线运动,则P= =Fv
在功率一定时,力F与速度v成反比。【知识拓展】汽车爬坡度
爬坡度用坡度的角度值(以度数表示)或以坡度起止点的高度差
与其水平距离的比值(正切值)的百分数来表示。只有当汽车牵
引力大于上坡阻力和滚动阻力(空气阻力不计)时,汽车才能爬
上坡。表述这种汽车爬坡能力的计量方法就是百分比坡度,用
坡的高度和水平距离的比值来表示,即百分比坡度=tanθ×
100%,其中θ是坡面与水平面的夹角。例如,“汽车爬坡度”是
30%,根据上述公式得:tanθ×100%=30%,即tanθ= =0.3,查三角函数表得θ≈16°42′,即此车可爬越的最陡坡度是16°42′。对于经常在城市和良好公路上行驶的汽车,最大爬坡度在10°左右即可。对于载货汽车,有时需要在坏路上行驶,最大爬坡度应在30%即16.5°左右。而越野汽车要在无路地带行驶,最大爬坡度应达30°以上。快功时间考点1 功率大小的比较
【示范题1】图中,用大小相等的拉力F,分别沿斜面和水平面拉木箱,拉力方向和运动方向始终一致,运动时间tab>tcd,运动距离sab=scd,比较两种情况下拉力所做的功和功率 ( )A.ab段做功较多
B.ab段与cd段的功一样多
C.ab段功率较大
D.ab段与cd段的功率一样大【解题指南】(1)如何计算ab、cd两段所做的功?大小一样吗?
(2)通过ab、cd两段所用的时间一样吗?
(3)功率等于什么?
提示:(1)分别用拉动物体所用的力乘以沿力的方向通过的距离,就是所做的功。力一样,通过的距离一样,所以做的功一样。
(2)不一样,ab段所用时间长。
(3)等于功与时间的比值。【精讲精析】选B。本题考查功和功率的计算。拉力F相等,运
动距离s相等,根据功的计算公式W=Fs可知,两种情况下拉力所
做的功相等;根据功率的计算公式P= 可知,做的功相同,ab
段所用的时间长,故做功的功率小,故选B。【通关金钥匙】
功率大小比较的三种方法【变式训练】晓博和小泽同时从教学楼一楼开始爬楼,晓博先
到达最高层五楼。你 (选填“能”或“不能”)判定
出两个人谁的功率大,理由是 。
【解析】本题考查功率大小的比较。由P= =知,时间知
道,距离知道,但是两个人的体重不知道,无法比较功率大小。
答案:不能 不知道两人的体重大小考点2 功率的计算
【示范题2】如图所示为我国首辆“玉兔号”
月球车。登月前,在水平地面上进行了测试,月球车匀速直线行
驶180 m用时60 min,若车的质量为140 kg,受到地面的摩擦阻
力为500 N,网状轮子与地面接触的总面积为0.02 m2。g取
10 N/kg。求:(1)月球车受到的重力;
(2)月球车对水平地面的压强;
(3)月球车在测试过程中的功率。【解题指南】(1)如何计算月球车所做的功?
(2)功率的计算公式是什么?
提示:(1)W=Fs=fs
(2)P=【精讲精析】本题考查重力、压强及功率的相关计算。
(1)月球车受到的重力G=mg=140 kg×10 N/kg=1 400 N
(2)月球车对水平地面的压强p= =7×104Pa
(3)W=Fs=fs=500 N×180 m=9×104J
月球车在测试过程中的功率P= =25 W
答案:(1)1 400 N (2)7×104Pa (3)25 W【通关金钥匙】计算功率的方法
(1)
(2)公式的应用:
①已知功W和时间t,求功率:P= 。
②已知功W和功率P,求时间:t= 。
③已知功率P和时间t,求功:W=Pt。(3)推导公式:P= 。
若物体在力的方向上做匀速直线运动,则P=Fv。
应用:汽车在上坡时减速慢行,P一定,减小速度,增大动力。【变式训练】自行车以轻便、节能、环保的优越性能深受大家喜爱,小明骑自行车以5 m/s的速度在平直道路上匀速行驶了10 min,人和车的总质量为80 kg,车受到的阻力约为总重力的0.04倍,请解答下列问题:(g取10 N/kg)
(1)自行车的轮胎和把套上有花纹是为了 。
(2)自行车受到的阻力是多大?
(3)自行车行驶的路程是多少?
(4)对自行车做功的功率是多大?【解析】本题主要考查学生对摩擦力大小的影响因素、重力、速度、功率计算公式的理解和掌握。
(1)自行车的轮胎和把套上有花纹是为了增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力;
(2)总重力G=mg=80 kg×10 N/kg=800 N,
阻力f=0.04G=0.04×800 N=32 N;(3)因为v=
所以行驶的路程s=vt=5 m/s×600 s=3 000 m;
(4)牵引力F=f=32 N,对自行车做功的功率:
P= =Fv=32 N×5 m/s=160 W
答案:(1)增大摩擦力 (2)32 N (3)3 000 m (4)160 W
