2024-2025學(xué)年高中物理第1章功和功率第3節(jié)功率教學(xué)設(shè)計(jì)2魯科版必修2

PAGEPAGE1第3節(jié)功率教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)1．功率初中同學(xué)們學(xué)習(xí)過(guò)功率的有關(guān)學(xué)問(wèn)，都知道功率是用來(lái)描述力做功快慢的物理量。我們一起探討一些問(wèn)題。力F1對(duì)甲物體做功為W1，所用時(shí)間為t1，力F2對(duì)乙物體做功為W2，所用時(shí)間為t2，在下列條件下，哪個(gè)力做功快？A．B．C．D．上述條件下，哪個(gè)力做功快的問(wèn)題學(xué)生都能作出推斷，其實(shí)都是依據(jù)W／t這一比值進(jìn)行分析推斷的。讓學(xué)生把這個(gè)意思說(shuō)出來(lái)，然后總結(jié)并板書如下：功率是描述做功快慢的物理量。功和完成這些功所用的時(shí)間之比，叫做功率。假如用表示功，表示完成這些功所用的時(shí)間，表示功率，那么。明確告知學(xué)生上式即為功率的定義式，然后說(shuō)明的單位，用、用作單位，的單位為，稱為瓦特，符號(hào)為。最終分析并說(shuō)明功率是標(biāo)量。接下來(lái)著重說(shuō)明，功率的大小與單位時(shí)間內(nèi)力所做的功為等值。至此，再將功的定義式與速度的定義式作類比，使學(xué)生理解，雖然探討的是不同性質(zhì)的問(wèn)題，但是探討方法是相同的（同時(shí)也為后面講瞬時(shí)功率做了些打算）。然后提出問(wèn)題，與學(xué)生一起探討功率的物理意義。上一節(jié)我們講了功的概念、功的公式之后，經(jīng)過(guò)分析和探討，對(duì)功的物理意義已有所了解。誰(shuí)能復(fù)述一下？在學(xué)生說(shuō)出做功過(guò)程是能量轉(zhuǎn)化過(guò)程之后，馬上啟發(fā)：那么做功快慢恰能表明能量轉(zhuǎn)化的快慢嗎？因此，應(yīng)當(dāng)將功率理解為是描述做功過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化快慢的物理量，并將這一相識(shí)進(jìn)行板書。2．平均功率與瞬時(shí)功率舉例：一個(gè)質(zhì)量是的物體，從地面上方高處起先做自由落體運(yùn)動(dòng)，第時(shí)間內(nèi)下落的位移是多少？（與學(xué)生一塊算出是，）這內(nèi)重力對(duì)物體做多少功？（與學(xué)生一起算出）第時(shí)間內(nèi)物體下落的位移是多少？（）這內(nèi)重力對(duì)物體做多少功？（）前和后重力對(duì)物體做功的功率各是多大？（）這時(shí)間內(nèi)重力對(duì)物體做功的功率是多大？（）指出即使是同一個(gè)力對(duì)物體做功，在不同時(shí)間內(nèi)做功的功率也可能是有改變的。因而，用求得的功率只能反映t時(shí)間內(nèi)做功的快慢，只具有平均的意義。板書如下：（1）平均功率為平均功率的定義式。（2）瞬時(shí)功率為了比較細(xì)致地表示出每時(shí)每刻的做功快慢，引入了瞬時(shí)功率的概念，即瞬時(shí)功率是表示某個(gè)瞬時(shí)做功快慢的物理量。提出瞬時(shí)功率如何計(jì)算的問(wèn)題后，作如下推導(dǎo)：一段較短時(shí)間內(nèi)的平均功率可以寫成如下公式（），而，故有仍為平均功率。上式中，當(dāng)時(shí)，即為瞬時(shí)速度，因而有下式：此為瞬時(shí)功率計(jì)算公式探討：①假如作用于物體上的力為恒力，且物體以速度勻速運(yùn)動(dòng)，則力對(duì)物體做功的功率保持不變。此狀況下，隨意一段時(shí)間內(nèi)的平均功率與任一瞬時(shí)的瞬時(shí)功率都是相同的。②許多動(dòng)力機(jī)器通常有一個(gè)額定功率，且通常使其在額定功率狀態(tài)工作（如汽車），依據(jù)可知：當(dāng)路面阻力較小時(shí)，牽引力也小，可以大，即汽車可以跑得快些；當(dāng)路面阻力較大，或爬坡時(shí)，須要比較大的牽引力，必需小。這就是爬坡時(shí)汽車換低速擋的道理。③假如動(dòng)力機(jī)器原來(lái)在遠(yuǎn)小于額定功率的條件下工作，例如汽車剛剛起動(dòng)后的一段時(shí)間內(nèi)，速度漸漸增大過(guò)程中，牽引力仍可增大，即F和v可以同時(shí)增大，但是這一狀況應(yīng)以二者乘積等于額定功率為限度，即當(dāng)以后，這種狀況不行能實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用公式計(jì)算的物體做自由落體運(yùn)動(dòng)中下落末和末的瞬時(shí)功率。由按公式求得；由按公式求得。依據(jù)上述結(jié)果啟發(fā)學(xué)生思索瞬時(shí)功率的物理意義。最終指出，此題中是重力對(duì)物體做功，使重力勢(shì)能漸漸向動(dòng)能轉(zhuǎn)化。隨著時(shí)間的持續(xù)，重力勢(shì)能向動(dòng)能轉(zhuǎn)化加快。3．例題講解例1如圖1所示，位于水平面上的物體的質(zhì)量，在的水平拉力作用下從靜止起先向右運(yùn)動(dòng)，位移為時(shí)撤去拉力。求：在下述兩種條件下，力對(duì)物體做功的平均功率各是多大？（?。?）設(shè)水平面光滑；（2）設(shè)物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)。解答過(guò)程可分為三個(gè)階段：①讓學(xué)生計(jì)算力在位移中所做的功，強(qiáng)調(diào)功只由和這兩個(gè)要素確定，與其它因素?zé)o關(guān)，因而兩種狀況下力F做的功相同，均為。②由同學(xué)計(jì)算這兩次做功所用的時(shí)間。用牛頓其次定律求出；用分別求出。③用功率的定義式即平均功率的計(jì)算公式求得。假如有的同學(xué)用公式分別求出每次的末速度，再用公式求出每次的平均速度和，最終用和求得最終結(jié)果也可以，并指出這是解決問(wèn)題的另一思路。例2如圖2所示，位于水平面上的物體，在斜向上的恒定拉力作用下，正以的速度向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)。已知F的大小為，方向與速度的夾角為，求：（1）拉力F對(duì)物體做功的功率是多大？（2）物體向右運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，拉力F對(duì)它做多少功？（）通過(guò)此例題的解答，讓學(xué)生駕馭功率的計(jì)算公式，并提示學(xué)生，不要認(rèn)為F與總是在同始終線上；并且知道，在功率已知的條件下，可以用計(jì)算一段時(shí)間內(nèi)力所做的功。第（1）問(wèn)的結(jié)果為；第（2）問(wèn)的結(jié)果為。例3課本第一冊(cè)（選修）113上的例題，先讓學(xué)生自己看。讓學(xué)生留意船速增大的物理過(guò)程分析，然后結(jié)合圖3再做講解。指明船在額定功率條件下行駛，牽引力F與速度的乘積為肯定值，在圖中為雙曲線，設(shè)阻力正比，則這兩條線的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)值即為最大速度。三、課堂小結(jié)、板書設(shè)計(jì)：1．我們講了功率概念之后，得到了兩個(gè)公式，定義式和瞬時(shí)功率的公式。2．公中的趨近于零時(shí)，即為瞬時(shí)功率。不過(guò)此公式主要用來(lái)計(jì)算平均功率。公式中，當(dāng)為瞬時(shí)速度時(shí)，即為瞬時(shí)功率四、說(shuō)明1．將功率理解為表示能量轉(zhuǎn)化快慢的物理量具有普遍意義。如一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定功率是，表明它每秒鐘可以將的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，不管它是否工作。因而機(jī)器的功率事實(shí)上可以表示它進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化的實(shí)力大小。2．力可以做負(fù)功，自然也有負(fù)功率。