1.3功率 教案 (1)

第3节　功率
教案
三维目标
一、知识与技能
1.知道功率的物理意义、定义式、单位；
2.理解功率的导出式P＝F·v的物理意义，并掌握其用法；
3.理解平均功率和瞬时功率.
二、过程与方法
1.学会求解各种不同的功率；
2.运用功率的不同表达公式分析和解决动力机械的运动问题.
三、情感态度与价值观
1.使学生养成具体问题具体分析和严密思维的习惯；
2.提高学生理论联系实际、解决实际问题的能力.
教学重点1.理解功率的概念；
2.知道功率的种类及其计算.
教学难点
功率的求解公式P＝Fv的意义和应用.
教具准备
投影仪、投影片、录像资料、CAI课件.
课时安排1课时
教学过程
导入新课
（播放视频资料）：把1
t的货物，准备运到三楼，分别用三种方式起运.
方式一：搬运工分批搬，需3
h；
方式二：用一台起重机提升，用时1
min；
方式三：用另一台起重机提升，用时30
s.
在上述视频资料中，把重物由地面运到三楼：
①用不同的方式，对重物所做的功是否相同？
②所用时间不同，得到三种方式中做功的快慢是否相同？
学生思考并回答：上述三种方式中，对重物所做的功是相同的，但所用时间不同，说明做功的快慢不同.
教师活动：在物理学中，用功率来表示做功的快慢，本节课我们就来学习功率.
推进新课
一、功率的含义
［学生自学课本P12，并投影阅读思考题］
1.什么叫做功率？功率具有什么物理意义？
2.功率的定义式是什么？定义式中各个字母分别表示什么物理量？单位是什么？
3.功率的单位有哪些？换算关系如何？
学生活动：学生阅读课文相关内容，并解答思考题.
教师活动：抽查学生解答情况，教师总结.
1.功率是表示做功快慢的物理量.
2.功跟完成这些功所用时间的比值叫做功率（power）.
3.功的定义式是，其中：
W功焦（J）
t做功时间秒（s）
P功率瓦特（W）
4.功率的国际单位：瓦特（W）
常用单位：千瓦（kW）或焦/秒（J/s）
换算关系：
1
kW=1
000
W=1
000
J/s.
教师总结：用已知物理量的比值定义新的物理量，是建立物理概念常用的方法.使用该方法能够进一步揭示和表述被探究对象的某些物理性质及变化规律.像我们已经研究过的速度、加速度等物理量就是用这种方法来定义的.
二、功率与力、速度的关系
1.推导功率与力、速度的关系
学生讨论：在作用力方向和位移方向相同的情况下，如何用力和速度来表示功率？
学生活动：讨论并在硬纸片上写出推导过程，并在实物投影仪上展示推导过程和结论：
当作用力方向和位移方向相同时，
结论：当力F和位移方向相同时，力F的功率等于力F和物体运动速度v的乘积.
【知识拓展】
教师提问：当力F和位移s之间有一夹角α时，我们知道力F是依然做功的，那又如何表示此功率呢？
学生回答：同上推理得P=Fvcosα，此式具有一般性，当力F和位移方向相同时P=Fv.
教师讲解点拨：通过上述分析，功率有两个求解公式：
a.定义式：
b.推广式：P=Fvcosα.
关于定义式：
说明：①它是普遍适用的，不论恒力做功还是变力做功，它都适用.
②应注意：P、W、t的同一性.
关于推广式P=Fvcosα
说明：①当F为合外力时，P为合外力做功的功率；当F为某一外力时，P为该力做功的功率.
②在汽车等交通工具一类问题中，式中P为发动机的实际功率，F为发动机的牵引力，v为汽车的瞬时速度.
2.功率的应用和计算
（1）几个基本概念——额定功率和实际功率
教师活动：指导学生阅读教材，提出问题，你对“额定功率和实际功率以及平均功率和瞬时功率”是怎样理解的？
点评：通过学生阅读，培养学生的阅读理解能力.
学生阅读后回答，教师帮助总结、补充.
①额定功率：指机器正常工作时的最大输出功率，也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.
机车启动过程中，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.
③平均功率：物体在一段时间内做功的功率的平均值叫平均功率.通常用
定义式：描述.
表示时间t内的平均功率，只有当物体匀速运动时，才等于瞬时功率.
④瞬时功率：物体某一时刻的功率叫做瞬时功率.瞬时功率通常用P=Fv来表示.如果求平均功率时，式中v要用平均速度；求瞬时功率时，式中的v要用瞬时速率，必须注意F、v与P的同时性.
（2）功率的应用和计算
讨论推广式P=Fv
教师活动：［课件展示］①当功率P一定时，牵引力F和v之间有什么关系？
②当速度v一定时，牵引力F和功率P之间关系如何？
③当牵引力F一定时，功率P和速度v之间有什么关系？
课件展示下列关系：
尝试并回答下列问题：
1.汽车上坡的时候，司机常用换挡的方法来减小速度，为什么？
2.汽车上坡时，要保持速度不变，应如何做？
3.起重机在竖直方向匀速吊起某一重物时，为什么发动机的输出功率越大，起吊速度就越大？
讨论并回答上述问题：
1.汽车上坡的时候，司机常用换挡的方法减小速度，来得到较大的牵引力.
2.汽车上坡时，要保持速度不变，就必须加大油门，增大输出功率来得到较大的牵引力.
3.起重机在竖直方向匀速吊起某一重物时由于牵引力与重物的重力相等，即牵引力保持不变，发动机输出的功率越大，起吊的速度就越大.
【例题剖析】
1.有关功率的计算
［例题］质量m=3
kg的物体，在水平力F=6
Ｎ的作用下，在光滑水平面上从静止开始运动，运动时间t=3
s，求：
（1）力F在t=3
s内对物体所做的功.
（2）力F在t=3
s内对物体所做功的平均功率.
（3）在3
s末力F对物体做功的瞬时功率.
师生进行问题剖析：a.本题中的物体在水平力的作用下做初速为零的匀加速运动.
b.要求解在3
s内对物体做的功，据W=Fs,必须求出物体在3
s内的位移.
c.求解平均功率和瞬时功率时应选取合适的求解公式.
学生在练习本上写出解答过程，并在投影仪上展示.
解析：a.力F在t=3
s内所做功的求解：
在F作用下，产生的加速度为：
在3
s内物体的位移为：
所以力F在3
s内对物体做的功为
W=Fs=6×9
J=54
J.
b.力F在t=3
s内对物体做功的平均功率为：
方法一：
方法二：物体在3
s末的速度为：
vt=at=2×3
m/s=6
m/s
所以.
c.在3
s末，力F对物体做功的瞬时功率为
P=Fv瞬=6
N×6
m/s=36
W.
教师小结，然后学生独立完成教材P15页例题.
【课堂结构】
汽车发动机的额定牵引功率为60
kW，汽车质量为5×103
kg，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.1倍，求：
（1）汽车保持以额定功率从静止启动后能达到的最大速度是多少
（2）若汽车从静止开始，保持以0.5
m/s2的加速度做匀加速直线运动，这一过程能维持多长时间
解析：（1）当F=Ff?时，汽车的速度最大
所以.
（2）因为汽车所能达到的最大速度vm＝12
m/s
在达到最大值之前已经历了两个过程：开始的匀加速直线运动，后来的变加速直线运动，匀加速运动的加速度
所以F＝m（a＋μg）＝7.５×103
N.
设保持匀加速的时间为t，匀加速能达到的最大速度v加，则v加=at.
汽车速度达到v加时，P=Fv.
所以.
课堂小结
通过本节课的学习，我们知道了以下几个问题：
1.功率是表示物体做功快慢的物理量.
2.功率的单位有W、kW,1
kＷ＝1
000
Ｗ.
3.功率的求解公式有：,P＝Fv.
其中和P＝Fv可用来求解平均功率，而P＝Fv也可用来求解瞬时功率.
4.要会用P＝Fv分析汽车的两种启动过程.
布置作业
课本P15作业2、3、4.
板书设计