10.4 做功的快慢（2课时）教案+当堂达标

第四节 做功的快慢
设计说明
本节课主要由三部分组成：一是怎样比较做功的快慢；二是功率的概念；三是功率的计算。教材首先通过两个人做功快慢的比较出发，自然地引出功率的概念，以及功率的计算公式和单位；并通过给出人、一些动物和交通工具的功率，帮助学生认识功率概念和对功率单位“瓦特”具有较多的感性认识，让学生进一步认识“功率”这个概念的实用价值和意义。
教学目标
【知识与技能】
知道功率的概念，能用比较的方法得出功率的概念。
知道功率单位的含义并能形成具体的观念。
会计算简单的功率问题
【过程与方法】
1. 使学生能从生活、生产中的实例说明机械功率的含义。
2. 通过功率的概念的教学，使学生体验概念类比的研究方法。
【情感、态度和价值观】
1. 培养学生严谨的科学研究态度。
2. 培养学生关注生活、关注社会的意识。
重点难点
教学重点
功率的概念、意义及简单计算。
教学难点
运用功率的计算公式进行功的简单计算。
教学方法
实验法、比较法和讨论法。
教具、学具
计算机多媒体教学系统、CAI课件等。
授课时数
2课时
第一课时 做功的快慢
教学过程
回顾思考
1.如果一个力作用在物体上，物体在___________移动了一段_____，这个力就对物体做了功。
2.做功的两个必要因素
（1）作用在物体上的____________。
（2）物体在_______________移动的距离。
3.功等于_________与___________________________的乘积。
4.功的计算公式为______________。其中W单位为_____，简称______，符号____；F单位为_______；s单位为__________。1J=________N?m，其物理含义是：_________________________。
导入新课
同学们，先让我们回忆一下前面讲速度时是怎样比较运动快慢的：两个运动员在不同的时间内跑不同的路程，怎样比较他们运动的快慢，一种方法是用相同路程比较时间，即比较他们单位路程内所用的时间，时间越短的，则运动得越快；另一种方法是用相同时间比较路程，即比较他们单位时间内完成的路程，路程越远的，则运动得越快。今天我们把这个思想用到这里来分析一下做功的快慢吧！
讲授新课
一、比较做功的快慢
1．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你认为这两种上楼方法从物理的角度思考，有什么不同？
请学生思考和回答：
小明两次上楼所用时间 ，体重，上升的高度 ，做的功 ，但做功的快慢程度却___ ___。（均选填“相同”或“不同”）
2．学生活动：比较做功的快慢。
学生观看课本图10－29和图10－30中所示的两位搬运工把重物均从一楼搬运到三楼。

（1）让学生交流讨论“谁做功快更快”。
（2）类比比较物体运动快慢的方法，讨论比较物体做功快慢的方法有哪些？
学生讨论，最后师生共同总结比较做功的快慢的方法：
（1）做功相同，比较做功的时间；
（2）做功的时间相同，比较做功的多少。
二、功率
1．讨论：如果两位搬运工人在不同的时间内把物重不同的重物运送到高度不同的楼层，类比比较物体运动快慢的方法，又怎样比较他们做功的快慢呢？
学生回忆当路程与时间均不相同时比较快慢的方法，得出：
用功与时间的比值（单位时间内做功的多少）来比较做功的快慢，比值大（单位时间内做功多）的做功快。
2．功率的概念
物理学中，我们用功率来表示物体做功的快慢。
引导学生仿照速度定义的方式来定义功率的概念，并多媒体展示填写下表：
物理量
物理意义
定义
公式
速度
表示物体运动快慢
单位时间内运动的路程
功率
表示物体做功快慢
单位时间内做的功
得出功率的概念：物理学中，把一段时间内做的功与做功所用的这段时间的比叫做功率。
典例分析：下列说法中正确的是（ C ）
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
3．功率的单位：学生回忆速度单位的由来，思考功率的单位。
单位是瓦特，简称瓦，用符号W表示，1J/s= 1W。
1W的物理意义：物体在1秒内做的功是1J。
说明：在工程技术中，功率常用的单位还有：千瓦（kW），换算关系：1kW=103W
投影简介：物理学家瓦特，介绍为了纪念瓦特在物理学上所做的贡献。
物理学家瓦特的简介:国籍:英国；出生年代:1736；成就：蒸汽机。
在瓦特之前，已经有纽科门发明的蒸汽机，但是消耗大而效率低，瓦特花了10年时间，研制出精巧实用的新型蒸汽机，由此把英国带入了工业革命。无论是冶金、矿山、纺织还是交通运输，都开始使用蒸汽机来替代人和牲畜，为了纪念瓦特这位伟大的发明家，人们把常用的功率单位定为瓦特，简称瓦。
4.认识一些物体的功率
多媒体展示：
麻雀飞行的功率 8瓦
人骑自行车的功率 60～80瓦
195柴油机功率 8.8千瓦
汽车起重机功率 320千瓦
内燃机车功率 256兆瓦
……
三、功率的估测
播放多媒体素材：学校买了一箱物理器材，小军同学将它从一楼搬运到三楼，小丽同学想测量小军同学搬运器材过程中对箱子做功的功率。
讨论：⑴测量所需要的器材有__________________________。
⑵讨论某同学设计的测量步骤如下，其中多余的是（ ）
A.测出箱子所受的重力
B.测出楼梯的总长度
C.测出一楼到三楼的竖直高度
D.测出小军上楼梯所用的时间
E.算出小军搬运箱子的功率
【教师点拨】
（1）测量小军同学搬运器材过程中对箱子做功的功率，需要结合公式P=Wt ，式中W是克服箱子的重力所做功，m为箱子的质量，h为一楼到三楼的竖直高度，t为上楼所用的时间．所以需要台秤测量箱子的质量m、用刻度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。
课堂小结
1.功率的定义及计算
定义
功与做功所用时间之比叫做功率
公式
如果用W表示某个力做的功，t表示做这些功所用的时间，P表示这个力做功的功率，则功率的表达式为：。
单位
（1）国际单位:瓦特,简称瓦,符号W。
（2）常用单位:kW。
（3）换算关系:1W=1J/s，1kW=103W。
物理
意义
功率在数值上等于物体在单位时间内做的功，是表示物体做功快慢的物理量。功率大表示物体做功快，功率小表示物体做功慢
2.功率的测量
测量原理是功率的公式，即P=Wt 。
当堂达标
1.一台机器的功率是150W，它表示的含义是（ ）
A．这台机器所做的功只能是150J
B．这台机器每分钟内做功150J
C．这台机器每秒钟所做的功是150J
D．这台机器在每秒钟内所做的功是150W
答案：C
2.甲、乙两台机器，甲的功率比乙的大，则（ ）
A．甲做的功比乙做的功多
B．甲做功比乙做功快
C．甲做功所用的时间比乙的少
D．以上说法都不对
答案：B
3.（2017?上海浦东新区期中）下列关于功和功率的说法中，正确的是（ ）
A．做功越慢，功率越小
B．做功时间越长，功率越大
C．做功越多，功率越大
D．做功越多、时间越长，功率越大
答案：A
4.在水平地面上，工人师傅用100N的力沿水平方向推着重为300N的箱子匀速前进，5s内移动了6m。在这个过程中，地面对箱子的摩擦力为______N，推力做功的功率为_______W。
答案：100 120
5.老师上完功率一节后，小红想测出自己从一楼到四楼的功率。现有如下器材：
A.天平 B.弹簧测力计 C.台秤 D.秒表 E.温度计 F.皮尺
（1）请帮小红选择最合适的测量工具________（填序号）。
（2）请帮她写出实验步骤并用物理量符号表示所测的物理量。
（3）请帮她设计一个实验表格。
答案：（1）CDF
a.用台秤测出小红的质量m
b.用皮尺测出一层楼的高度h’，一楼到四楼的高度h=3h’
c.用秒表测出小红从一楼到四楼所用的时间t
（3）如下表所示
小红质量m/kg
一到四楼的高度h/m
一楼到四楼的时间t/s
功率P/W
板书设计
一、怎样比较做功的快慢
两种方法：相同时间比较做功的多少和做功相同时比较所用的时间。
二、功率
1.功率的定义：物理学中，把一段时间内做的功与做功所用的这段时间的比叫做功率。
2.计算公式：
3.功率的单位：瓦（W），常用单位还有千瓦（kW）
1W=1J/s，表示某物体在1s内做了1J的功。
三、测算功率的方法
测量出所做的功W和做功的时间t，然后用计算出来。
第二课时 习题课
教学过程
题型一 比较做功的快慢及对功率含义的理解
例1 为了研究物体做功快慢，某实验小组分别将铁块匀速向上提升，所得实验数据如下表所示：
序号
铁块重力G（N）
升高高度h（m）
功W（J）
时间t（s）
1
5
1
5
2
2.5
2
2.5
2
5
4
1.25
3
4
3
12
3
3
4
5
2
10
4
2.5
（1）比较实验序号2、4可得出的结论：______________________。
（2）比较实验序号__________可得出的结论：做功相同时，做功所用时间短，做功越快。
（3）如何比较实验序号1、3或2、3或1、4做功的快慢，该组同学联系利用速度概念的建立方法，经过思考、讨论后，他们在表格中增加了最后一列项目，并计算出了相应的数值，试思考这个项目的名称是_____________。
解析：（1）实验2和实验4做功时间相等，做功多少不相等故结论为：做功时间相等时，做的功越多，做功越快。（2）分析1、2可以发现，做的功都是5J，而做功时间是不相等的，由此得出结论：在做功相等的情况下，所用时间越少，做功越快。（3）为了比较运动路程和运动时间都不相等的物体运动的快慢，我们利用路程与时间的比值（或单位时间通过的路程）来比较物体运动的快慢，定义了速度的概念。同样的道理，对于做的功和做功时间都不相等的物体，比较做功快慢时，我们可以利用功与时间的比值（或单位时间内做的功）进行比较，故项目名称为：功与时间的比值或单位时间内做的功。
答案：（1）做功时间相同时，做功越多，做功越快 （2）1、2 （3）功与时间的比值或单位时间内做的功
规律总结：功率在数值上等于物体在单位时间内做的功，是表示物体做功的快慢的物理量。功率大表示物体做功快，功率小表示物体做功慢。
【跟进训练】
1. 关于功和功率，下列说法中正确的是（ A ）
A．功率大的机器，做功可能少
B．功率大的机器做功可能慢
C．做功时间越长，机器的功率越小
D．机器做功少，功率一定小
2. 使用机械可以带来便利，比用人力做功快得多。建筑工地上挖土方，如果用人力挖，需要几天时间，而用挖土机挖，只用几个小时就完成，这是采用 做功相同，比较时间多少方法比较做功快慢的；而同样是一天的时间，挖土机比人力挖的多很多，这是采用 时间相同，比较做功多少方法比较做功快慢的；若所用的时间和挖土量都不同，采用做功与时间的比值比较做功快慢，并把它定义为功率。采用相同方法定义的物理量还有速度（举出一个例子）。
题型二 功率的计算与测量
例2 如图甲所示，重500N的小车受到80N的水平推力，在水平地面上做直线运动，其距离随时间变化的图象如图乙所示。
（1）小车运动的速度多大？
（2）10s内重力对小车做多少功？
（3）10s内人对小车做多少功？功率是多大？
解析：⑴由图像可查得10s内小车通过的距离，利用公式v=st可计算出小车运动的速度；⑵小车在重力的方向上没有移动距离，所以重力没有对小车做功；⑶图像可查得10s内小车通过的距离，利用公式W=Fs可计算人对小车做的功，利用公式P=Wt可计算出人对小车做功的功率。
解：本题考查有关图像类功率求解问题。
(1)由图乙可知，当时，,
则。
小车在重力的方向上移动的距离为零，所以重力对小车做的功
。
(3)人对小车做的功，
人对小车做功的功率。
注意：使用公式P=Fv 时的注意事项
（1）拉力F必须是恒力，且物体运动的速度不变。
（2）速度v的单位必须是m/s，这样算出的功率单位才是W。
（3）速度v跟拉力F必须对应，即v必须是受到拉力的物体在拉力方向上移动的速度。
【跟进训练】
1. 两台机器同时做功，甲机器做的功与乙机器做的功之比2∶3，甲做功所用的时间与乙做功所用的时间之比是4∶3，则甲、乙两台机器的功率之比是（　A　）
A．1∶2 B．2∶ 1 C．9∶8 D．8∶9
2.（2019?兰州一模）在学习了功率的知识后，三位同学想比较爬楼时谁的功率大。以下是他们讨论后得出的三套方案，其中可行的是（　D　）
①用相同的时间爬楼，测量出各自的体重和爬上楼的高度，即可比较功率大小；
②都爬到楼顶，测量出各自的体重和爬楼用的时间，即可比较功率大小；
③爬楼后，测量出各自的体重、爬楼用的时间和爬上楼的高度，算出功率进行比较。
A．只有③ B．①② C．①③ D．①②③
题型三 功率在实际中的应用
例3 我国自主研发的“蛟龙4500”深海潜水器的质量是2×104 kg，长度为8m，高为3.5m，宽度是3m。潜水器被轮船上的机械牵引出水面时的情景如图所示。（g取10N/kg）问：潜水器离开水面沿竖直方向匀速上升12m。
（1）牵引机械对潜水器的拉力有多大？
（2）牵引机械对潜水器所做的功是多少？
（3）假如牵引机械提升时间为2分钟，牵引机械的功率应为多少？
解析：⑴潜水器离开水面匀速上升时，在竖直方向上受到的拉力和重力是一对平衡力，由二力平衡条件可知它们大小相等，因此，由公式G=mg计算出重力大小，也就知道了拉力大小；⑵已知潜水器受到的拉力和上升的高度，由公式W=Fs可计算出牵引机械对潜水器所做的功；⑶已知牵引机械对潜水器所做的功和提升时间，由公式P=Wt可计算出牵引机械的功率。
解：（1）因为潜水器离开水面沿竖直方向匀速上升时，受到平衡力的作用，所以牵引机械对潜水器的拉力等于潜水器受到的重力，
即：
牵引机械对潜水器所做的功：

（3）牵引机械提升时间：t=2min=120s
牵引机械的功率为：。
【跟进训练】
1.（2019·四川凉山）“绿色环保，低碳出行。”一辆纯电动公交车在水平路面上匀速行驶，发动机的功率为200kW，速度为72km/h。公交车行驶1h，发动机做的功为　7.2×108 　J，公交车行驶的路程为7 2000　m。
2. 2018年10月23日，港珠澳大桥正式开通。一辆小客车上的乘客看到桥两边的路灯在不停地后退，这是乘客选择了小客车为参照物。图甲和图乙分别为在港珠澳大桥某地拍摄的距离和限速指示牌，若汽车受到的阻力恒为3 600N，则小客车从此位置到澳门出口至少需要0.29 h，这辆汽车的最大功率为1×105 W。
当堂达标
1.下列说法正确的是（ ）
A．做功越多，则功率越大 B．做功时间越短，则功率越大
C．功率越大，表示做功越快 D．功率越小，做功越少
答案:C
2.暑假中，明明和爸爸到花果山去游玩，同时他们进行了爬山比赛，已知明明和爸爸的体重之比为2∶3，从山底分别沿两条不同的路线爬上同一山顶所用的时间之比是3∶4，则明明和爸爸爬山的功率之比为（ ）
A．2∶3 B．1∶2 C．9∶8 D．8∶9
答案:D
3.如图所示，要粗测小明同学做“引体向上”时的功率。下面所列物理量中，不需要测量的是（ ）
A．他的质量
B．单杠的高度
C．每次身体上升的高度
D．做“引体向上”的时间
答案:B
4.如图所示，用大小相等的拉力F，分别沿光滑的斜面和粗糙的水平面拉木箱，在力的作用下移动的距离，比较两种情况下拉力F所做的功及其功率（ ）

A．AB段做功较多 B．CD段做功较多
C．AB段与CD段做的功一样多 D．AB段的功率比CD段的功率大
答案:C
如图所示，一物体在水平向右的拉力F1作用下以1m/s速度在水平地面上匀速运动10m，拉力F1所做的功为W1，功率为P1。若该物体在水平向右的拉力F2作用下以2m/s的速度在同一水平地面上匀速运动了10m，拉力F2所做的功为W2，功率为P2，则W1_____W2，P1_____P2（选填“>”“<”或“=”）。
答案:= <
如图是某一款电动平衡车，两车轮与地面的接触面积为40cm2。求：
（1）若地面受到的压强为5×104 Pa，则该平衡车对地面的压力为多少？
（2）若该平衡车20s内沿水平面匀速行驶l00m，受到的阻力为90N，则此过程中克服阻力做功的功率为多少？
解：(1)地面受到的压强为5×104 Pa，
平衡车对地面的压力：。
(2)平衡车克服阻力做功：，
此过程中克服阻力做功的功率：。
教学反思