高一物理下冊《功率》教學(xué)計(jì)劃
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高一物理教學(xué)設(shè)計(jì)：《功率》
【教材分析】
本節(jié)講述功率的概念，功率公式的應(yīng)用。功率的概念、功率的物理意義是本節(jié)的重點(diǎn)內(nèi)容，如果學(xué)生能懂得做功快慢表示的是能量轉(zhuǎn)化的快慢，自然能感悟出功率實(shí)際上是描述能量轉(zhuǎn)化快慢的物理量。要使學(xué)生確切地理解公式P=Fv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，對平均功率和瞬時功率有所理解。
瞬時功率的概念學(xué)生較難理解，這是難點(diǎn)。學(xué)生往往認(rèn)為，在某瞬時物體沒有位移就沒有做功問題，更談不上功率了。如果學(xué)生沒有認(rèn)識到功率是描述能量轉(zhuǎn)化快慢的物理量，這個難點(diǎn)就不易突破，因此，在前面講清楚功率的物理意義很有必要，它是理解瞬時功率概念和物理意義的基礎(chǔ)。
關(guān)于發(fā)動機(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)】
㈠知識與技能
1、理解功率的定義及額定功率與實(shí)際功率的定義
2、P=W/t，P=Fv的運(yùn)用
�、孢^程與方法
1、P=W/t通常指平均功率，Δt→0為瞬時功率
2、P=Fv，分析汽車的啟動，注意知識的遷移
�、缜楦�、態(tài)度與價值觀
感知功率在生活中的實(shí)際應(yīng)用，提高學(xué)習(xí)物理科學(xué)的價值觀。
【教學(xué)重點(diǎn)】
理解功率的概念，并靈活應(yīng)用功率的計(jì)算公式計(jì)算平均功率和瞬時功率。
【教學(xué)難點(diǎn)】
正確區(qū)分平均功率和瞬時功率所表示的物理意義，并能夠利用相關(guān)公式計(jì)算平均功率和瞬時功率。
【教學(xué)方法】
教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生自主閱讀、思考，討論、交流學(xué)習(xí)成果。
【教學(xué)工具】
投影儀、投影片、錄相資料、CAI課件。
【教學(xué)過程】
�、濉⑿抡n導(dǎo)入
教師：人們在生產(chǎn)、生活和工作中使用了大量的機(jī)械來做功，這與人力直接做功或畜力做功，在完成功的快慢方面有何不同?請舉例說明。
(引發(fā)學(xué)生思考，讓學(xué)生從身邊生活尋找做功快慢的事例，并思考機(jī)械與人或畜力做功快慢的差異。)
預(yù)測學(xué)生所舉事例可能有：
1、人上高樓(如8層樓)時，乘電梯比走路要快得多;
2、拖拉機(jī)耕地比牛耕地要快得多;
3、挖土機(jī)與人，要完成相同的挖土任務(wù)，人花的時間要長得多;
4、從水井里提水，使用抽水機(jī)比人工要快得多;
5、……
(列舉生產(chǎn)、生活中發(fā)生的事例，使學(xué)生體會功率與生活、生產(chǎn)息息相關(guān)，無處不在，研究功率具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，并引導(dǎo)學(xué)生注意觀察身邊物理現(xiàn)象，體會到物理知識就在我們身邊，感悟物理規(guī)律研究的價值，激起學(xué)生的求知欲。)
功是能量轉(zhuǎn)化的量度，人們十分關(guān)注做功的多少。然而不同的機(jī)械或人，其做功的快慢是不同的。
(分析一些生產(chǎn)事例、工作場面，或展示一些做功快慢不同的圖片。有條件的情況下還可通過多媒體手段更生動地展示這些畫面和情景，使學(xué)生對做功快慢的情形有更為形象和具體的認(rèn)識，從而為建立正確的“功率”概念打下良好基礎(chǔ)。)
教師：在建筑工地上分別采用以下三種方式，把1t的貨物從地面運(yùn)到三樓，
方式一：搬運(yùn)工分批搬運(yùn)，需時間3h
方式二：用一臺起重機(jī)提升，需時1min
方式三：用另一臺起重機(jī)提升，需時30s
上述三種情況下，把貨物由地面運(yùn)到三樓時，請思考以下問題：
1、用不同的方式，對貨物所做的功是否相同?
2、所用時間不同，三種方式中做功的快慢是否相同?
結(jié)論：對重物所做的功相同，但所用時間不同，說明做功快慢不同。
(通過引導(dǎo)學(xué)生分析有關(guān)事例，形成初步共識：人們選用機(jī)械來做功時，不僅要考慮做功多少，還要考慮機(jī)械做功的快慢。如挖掘機(jī)做功比人快;大卡車比拖拉機(jī)做功快;拖拉機(jī)耕地比牛耕地要快;起重吊車比搬運(yùn)工人做功快;抽水機(jī)比轆轤提水快，等等。研究做功的快慢有著重要的實(shí)際意義。通過實(shí)際問題讓學(xué)生感性地認(rèn)識做功的快慢。)
教師：不同的機(jī)器或物體做功有快有慢，如何來衡量做功的快慢呢?請同學(xué)們思考并提出解決方案。
(引導(dǎo)學(xué)生思考：如何比較物體做功快慢?討論中注意培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維能力和批判思維能力。)
預(yù)測學(xué)生可能有以下認(rèn)識：
1、選擇相同時間，比較做功多少，做功多的，做功就快;
2、選擇做相同的功，比較做功的時間長短，時間長的，做功就慢;
3、類比“速度”的定義方法，用做功和完成這些功所花的時間的比值來定義“功率”;
4、……
(對學(xué)生提出的各種方案可能有問題或不完整，教師應(yīng)鼓勵學(xué)生在交流中補(bǔ)充完善自己的認(rèn)識。教學(xué)中注意引導(dǎo)學(xué)生類比如“速度”、“加速度”概念的定義方法，體會比值法定義功率概念。)
�、妗⑿抡n推進(jìn)
一、功率的含義
1.定義：功W與完成這些功所用時間t的比值叫做功率。(板書)
2.定義式：P=W/t(板書)
3.物理意義：表示物體做功快慢的物理量。(板書)
4.單位：(板書)教師請一位同學(xué)正確地說出定義式中各個字母所表示的物理量及其單位。
國際單位：瓦特(w)，常用單位：千瓦(kw)或焦耳/秒(J/s)(板書)
W→功→單位：焦耳(J)
t→做功所用時間→單位：秒(s)
換算關(guān)系：1kw = 1000w?1w=1J/s(板書)
說明：用已知物理量的比值定義新的物理量，是建立物理概念常用的方法。使用該方法能夠進(jìn)一步揭示和表述被探究對象的某些物理性質(zhì)及變化規(guī)律，像我們已經(jīng)研究過的速度、加速度等物理量就是用這種方法來定義的。
5. 功率是標(biāo)量，功率表示做功過程中能量轉(zhuǎn)化的快慢。(板書)
6. 討論與交流：
小實(shí)驗(yàn)：把一段粉筆放在書的封面上，打開書的封面形成一個斜面，并使粉筆開始下滑。請同學(xué)仔細(xì)分析一下，在下滑的過程中粉筆共受到幾個力的作用?哪些力做正功?哪些力做負(fù)功?哪些力不做功?如果斜面的傾角增大，情況會有什么變化?傾角增大時，功率是否也增大?
提示：
�、疟容^不同傾角時的功率，應(yīng)注意粉筆開始下滑處的高度應(yīng)相同。討論功率時須指明哪個力的功率。
⑵實(shí)驗(yàn)的分析討論，要注意所分析的是某個力的平均功率。注意引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行受力分析、做功分析，可利用功率的定義式，在理論上進(jìn)行推演，使思維更加嚴(yán)密。
7. 一些常見機(jī)械做功功率
⑴汽車發(fā)動機(jī)5×104W～15×104W
�、颇ν熊嚰s2×103W
�、菄姎饪蜋C(jī)約2×108W
⑷人心臟跳動的功率1.5W左右
�、苫鸺陌l(fā)動機(jī)約1×1013W
�、嗜f噸巨輪106W以上
�、怂{(lán)鯨游動的功率可達(dá)350kW
�、倘说钠骄β始s1×102W
�、蛢�(yōu)秀運(yùn)動員短時間內(nèi)的功率可達(dá)1000W
二、功率P與力F、速度v的關(guān)系(板書)
1. 功率與力、速度的關(guān)系推導(dǎo)(板書)
教師：一部汽車載重時和空車時，在公路上以相同的速度行駛，試討論這兩種情況下汽車的輸出功率是否相同?為什么?
預(yù)測學(xué)生的回答可能有：
⑴載重汽車與地摩擦力較大，牽引力也大，由于行駛速度一樣，故相同時間內(nèi)，載重車的牽引力做功較多，所以載重汽車的輸出功率較大;
�、戚d重汽車行駛得比空車慢，因此功率較小;
⑶載重汽車比空車費(fèi)力，因此載重車的輸出功率較空車時要大些;
⑷……
說明：上述分析討論的目的是啟發(fā)學(xué)生思考功率與力和速度有何關(guān)系。學(xué)生分析可能會出現(xiàn)片面和不完整回答，教師要參加到學(xué)生的討論分析中，幫助、啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生形成正確的認(rèn)識。得出正確的答案(1)。
接著，教師引導(dǎo)學(xué)生思考，如何計(jì)算牽引力的功率。(讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識和功率定義式進(jìn)行推演，培養(yǎng)良好的科學(xué)思維能力和思維習(xí)慣)
教師：某汽車在平直公路上做勻速直線運(yùn)動，已知其牽引力大小為F，運(yùn)行速度為v，試求此時汽車牽引力F的功率為多少?
(注意引發(fā)學(xué)生思考解決問題的思路，應(yīng)用功和功率的定義式進(jìn)行分析和推導(dǎo)。)
2.公式：P=Fv(F與位移s或v同方向)(板書)
即力F的功率等于力F和物體運(yùn)動速度v的乘積.。注意F是速度v方向上的作用力。
分析討論：由v=s/t求出的是物體在時間t內(nèi)的平均速度，代入公式P=Fv求出的功率是F在時間t內(nèi)的平均功率;如果t取得足夠小，則v表示瞬時速度，此時由P=Fv求得的功率就是F在該時刻的瞬時功率。即當(dāng)v為平均速度時，求得的功率就是平均功率，v為瞬時速度時，求得的功率就是瞬時功率。
總結(jié)：v是平均速度 ，P是平均功率 (F為恒力，且F與 同向)(板書)
v是瞬時速度，P是瞬時功率(板書)
說明：如果物體做勻速直線運(yùn)動，由于瞬時速度與平均速度相等，故此時平均功率等于瞬時功率。
教師：汽車以額定功率在平直公路行駛時，若前方遇到了一段較陡的上坡路段，汽車司機(jī)要做好什么調(diào)整，才能確保汽車駛到坡頂?為什么?
預(yù)測學(xué)生的回答可能有：
�、偶哟笥烷T，汽車可順利行駛到達(dá)坡頂。
�、破囈獡Q檔，才能順利行駛到達(dá)坡頂。
�、恰�
師生共同分析：
�、鸥鶕�(jù)P=Fv知，汽車以額定功率行駛，因遇上坡路段，汽車所需的牽引力增大了，若要保持行駛速度不變，這是不可能的;加大油門，只會增加發(fā)動機(jī)的輸出功率(超過額定功率)，發(fā)動機(jī)將因超負(fù)荷而過熱損壞。
�、七@是一種正確的操作方式，當(dāng)司機(jī)將發(fā)動機(jī)的速度檔位調(diào)低后，速度減小了，牽引力加大了，只要牽引力足夠，汽車便可順利上坡。
教師根據(jù)課堂需要還可以提出一些問題讓學(xué)生進(jìn)一步討論，如：
�、牌嚿掀碌臅r候，司機(jī)常用換擋的方法來減小速度，為什么?
(汽車上坡的時候，司機(jī)常用換擋的方法來減小速度，來得到較大的牽引力。)
⑵汽車上坡時，要保持速度不變，應(yīng)如何做?
(汽車上坡時，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。)
⑶起重機(jī)在豎直方向勻速吊起某一重物時，為什么發(fā)動機(jī)的輸出功率越大，起吊速度就越大?
(起重機(jī)在豎直方向勻速吊起某一重物時，由于牽引力與重物的重力相等，即牽引力保持不變，發(fā)動機(jī)輸出的功率越大，起吊的速度就越大。)
思考：汽車等交通工具，如何才能獲得更大的行駛速度?
教師：由P=W/t求出的是瞬時功率還是平均功率??
學(xué)生小組討論后得出：由公式P=W/t求出的功率，反映了該力在t時間內(nèi)做功的平均快慢，故由公式P=W/t求出的功率是平均功率。?
教師：人力直接做功能否像汽車做功那樣快呢?汽車做功能否像飛機(jī)做功那樣快呢?人如果做功過快，會產(chǎn)生什么后果呢?汽車超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)會產(chǎn)生什么后果呢?
(人做功過快，會引起疲勞、甚至受傷、生病等，汽車超負(fù)荷工作會造成發(fā)動機(jī)熄火或燒毀。)
教師：奧運(yùn)長跑運(yùn)動員能否用100m短跑的速度來完成5000m的賽跑路程呢?為什么?
(奧運(yùn)比賽是一種挑戰(zhàn)運(yùn)動局限的比賽，人與機(jī)器一樣，不能長時間超負(fù)荷運(yùn)動，短跑運(yùn)動員在100m賽跑中，時間不過是十幾秒，能以最大的速度跑完全程，此時運(yùn)動員的輸出功率是正常時的數(shù)十倍。在5000m的長跑運(yùn)動中，運(yùn)動員不可能長時間超負(fù)荷運(yùn)動，因此長跑運(yùn)動員不可能一直保持百米賽跑那樣的速度。)
說明：讓學(xué)生通過思考自己身邊所熟悉的問題，認(rèn)識額定功率和實(shí)際功率的概念以及概念的意義。
教師：你對“額定功率和實(shí)際功率以及平均功率和瞬時功率”是怎樣理解的?
�、兕~定功率：指動力機(jī)械在長時間正常工作時最大輸出功率。也是機(jī)械發(fā)動機(jī)銘牌上的標(biāo)稱值。
額定功率是動力機(jī)械重要的性能指標(biāo)，一個動力機(jī)械的額定功率是一定的，機(jī)器不一定都在額定功率下工作。
�、趯�(shí)際功率：機(jī)械在運(yùn)行過程中實(shí)際輸出的功率是實(shí)際功率。
實(shí)際功率可以小于額定功率，可以等于其額定功率(稱滿負(fù)荷運(yùn)行)，但不能大于額定功率，否則容易將機(jī)械損壞。
機(jī)車啟動過程中，發(fā)動機(jī)的功率指牽引力的功率而不是合外力或阻力的功率。
③平均功率：物體在一段時間內(nèi)做功功率的'平均值叫平均功率。通常用定義式P=W/t描述，只有當(dāng)物體勻速運(yùn)動時，才等于瞬時功率。
�、芩矔r功率：物體在某一時刻的功率叫做瞬時功率。通常用P=Fv表示，必須注意F、v與P的同時性。
很多機(jī)械的銘牌上都標(biāo)有這臺機(jī)器的額定功率，請同學(xué)將家里的電器設(shè)備上的額定功率都記錄下來，計(jì)算家里的每部機(jī)器每天要做多少功?要消耗多少電能?哪一部機(jī)器最耗電?并與同學(xué)進(jìn)行交流。
教師：(課件展示)
⑴當(dāng)牽引力F一定時，功率P和速度v之間有什么關(guān)系?
�、飘�(dāng)速度v一定時，牽引力F和功率P之間關(guān)系如何?
�、钱�(dāng)輸出功率P一定時，牽引力F和速度v之間有什么關(guān)系?
根據(jù)公式P =Fv可知，物體的運(yùn)動速度v與牽引力F成反比，如果汽車需要較大的牽引力，就必須減小運(yùn)動速度。課件展示下列關(guān)系：
F一定時，P∝v??(板書)
據(jù)P=Fv可得??v一定時，P∝F??(板書)
P一定時，F(xiàn)∝??(板書)
3.推廣式：P=Fvcosα??(α為力F與瞬時速度v方向間的夾角)
說明：
�、女�(dāng)F為合外力時，P為合外力做功的功率;當(dāng)F為某一外力時，P為該力做功的功率;
�、圃谄嚨冉煌üぞ咭活悊栴}中，式中P為發(fā)動機(jī)的實(shí)際功率，F(xiàn)為發(fā)動機(jī)的牽引力，v為汽車的瞬時速度。
4.學(xué)生進(jìn)行測功率活動。
教師：如何才能知道在某種運(yùn)動中自己做功的功率呢?請同學(xué)設(shè)計(jì)一個測量方案，并進(jìn)行實(shí)際測量。
(激勵積極思考、設(shè)計(jì)可行方案，動腦動手，體驗(yàn)科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)方法和感受實(shí)驗(yàn)成果的喜悅。)
預(yù)測學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案可能有：(讓學(xué)生結(jié)合自己的情況來進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn))
方案1：學(xué)生快速跑上樓，來測量做功的最大功率;
方案2：估算學(xué)生自己平時上樓或爬山過程的功率;
方案3：設(shè)計(jì)沿某一竹桿或樹桿上爬一定的高度，來測量做功功率;
方案4：利用跳繩運(yùn)動，來測量做功功率;
方案5：測算自己舉起杠鈴時的最大功率(需要同學(xué)的幫忙);
㈢、本課小結(jié) 先讓學(xué)生總結(jié)，教師后補(bǔ)充，用實(shí)物投影的形式顯示本節(jié)課的內(nèi)容和方法。
通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們知道了以下幾個問題：
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=W/t，P=Fv其中P=W/t和P=Fv可用來求解平均功率，而P=Fv也可用來求解瞬時功率。
㈣、布置作業(yè) (一)請同學(xué)們探究功率這一概念在日常生活中的應(yīng)用，例汽車以恒定功率起動的過程中各物理量的變化情況和達(dá)最大速度的條件等等。
(二)思考題：
1.質(zhì)量為m的物體自高處自由落下，時間t內(nèi)重力的平均功率為，t秒末重力的瞬時功率為。
2.設(shè)飛機(jī)飛行時所受的阻力與其速度的平方成正比。如果飛機(jī)以速度v勻速飛行時其發(fā)動機(jī)的功率為P，則飛機(jī)以2v的速度勻速飛行時其發(fā)動機(jī)的功率為。
3.跳繩是一種健身運(yùn)動，設(shè)某運(yùn)動員的質(zhì)量是50kg，他1分鐘跳180次，假定在每次跳躍中，腳與地面的接觸時間占跳躍一次所需時間的，則該運(yùn)動員跳繩時克服重力做功的平均功率是多少瓦?(g取10m/s2)
【板書設(shè)計(jì)】
ξ7.3功率
1.表示做功快慢的物理量
2.功跟完成這些功所用時間的比值，叫功率
3.公式： 求平均功率
P=Fv→v是平均速度，P是平均功率;v是瞬時速度，P是瞬時功率
4.公式P=Fv
�、貴一定時，P∝v
�、趘一定時，P∝F
�、跴一定時，F(xiàn)∝
【設(shè)計(jì)說明】
1.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=Fv的意義，教學(xué)過程要盡量地展開學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，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，對平均功率和瞬時功率有所理解。
2.功率這一概念日常生活中常用到，如各種家用電器、汽車、火車發(fā)動機(jī)等都有標(biāo)稱的額定功率，所以對額定功率和實(shí)際功率做了簡單介紹，以利于學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中聯(lián)系生產(chǎn)、生活實(shí)際。
3.關(guān)于發(fā)動機(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。
【設(shè)計(jì)點(diǎn)評】
1.這節(jié)課對 “功率”的概念的教學(xué)由淺入深，從功率的初步概念到公式的推導(dǎo)討論，再到公式應(yīng)用分析，教學(xué)結(jié)構(gòu)科學(xué)、合理，符合學(xué)生的認(rèn)知水平和知識水平。
2.打破了常規(guī)概念教學(xué)的死板，用類比法得出功率的概念和基本公式，又從學(xué)生的練習(xí)中推導(dǎo)出另一公式，再從例題練習(xí)中理解瞬時功率、平均功率的不同，使學(xué)生處于主動積極的思維狀態(tài)，從教學(xué)設(shè)計(jì)到教學(xué)實(shí)踐都體現(xiàn)了 “學(xué)為主體、教為主導(dǎo)”的教育理念。
3.能理論聯(lián)系實(shí)際，把功率直接應(yīng)用到生產(chǎn)、生活中解析一些現(xiàn)象和解決實(shí)際問題，能激發(fā)學(xué)生的濃厚的學(xué)習(xí)興趣和活躍課堂氣氛;并讓學(xué)生在課后探究汽車以恒定功率起動的過程，引導(dǎo)有學(xué)習(xí)興趣的學(xué)生進(jìn)一步自主探究，符合新課程的要求
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