高中高一物理必修二功率教學(xué)設計
高中高一物理必修二功率教學(xué)設計
【教材分析】
本節講述功率的概念，功率公式的應用。功率的概念、功率的物理意義是本節的重點(diǎn)內容，如果學(xué)生能懂得做功快慢表示的是能量轉化的快慢，自然能感悟出功率實(shí)際上是描述能量轉化快慢的物理量。要使學(xué)生確切地理解公式P=Fv的意義，要通過(guò)例題的教學(xué)，使學(xué)生會(huì )應用基本公式進(jìn)行計算，對平均功率和瞬時(shí)功率有所理解。
瞬時(shí)功率的概念學(xué)生較難理解，這是難點(diǎn)。學(xué)生往往認為，在某瞬時(shí)物體沒(méi)有位移就沒(méi)有做功問(wèn)題，更談不上功率了。如果學(xué)生沒(méi)有認識到功率是描述能量轉化快慢的物理量，這個(gè)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(shí)功率概念和物理意義的基礎。
關(guān)于發(fā)動(dòng)機的額定功率與汽車(chē)的最大速率之間的關(guān)系，最好采用課后專(zhuān)題講座的形式進(jìn)行，以便通過(guò)分析汽車(chē)由開(kāi)動(dòng)到勻速行駛的物理過(guò)程，使學(xué)生養成分析物理過(guò)程的習慣，避免簡(jiǎn)單地套用公式。
【教學(xué)目標】
�、逯R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的運用
�、孢^(guò)程與方法
1、P=W/t通常指平均功率，t0為瞬時(shí)功率
2、P=Fv，分析汽車(chē)的啟動(dòng)，注意知識的遷移
�、缜楦�、態(tài)度與價(jià)值觀(guān)
感知功率在生活中的實(shí)際應用，提高學(xué)習物理科學(xué)的價(jià)值觀(guān)。
【教學(xué)重點(diǎn)】
理解功率的概念，并靈活應用功率的計算公式計算平均功率和瞬時(shí)功率。
【教學(xué)難點(diǎn)】
正確區分平均功率和瞬時(shí)功率所表示的物理意義，并能夠利用相關(guān)公式計算平均功率和瞬時(shí)功率。
【教學(xué)方法】
教師啟發(fā)、引導，學(xué)生自主閱讀、思考，討論、交流學(xué)習成果。
【教學(xué)工具】
投影儀、投影片、錄相資料、CAI課件。
【教學(xué)過(guò)程】
�、�、新課導入
教師：人們在生產(chǎn)、生活和工作中使用了大量的機械來(lái)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(shuō)明。
�。ㄒl(fā)學(xué)生思考，讓學(xué)生從身邊生活尋找做功快慢的事例，并思考機械與人或畜力做功快慢的差異。）
預測學(xué)生所舉事例可能有：
1、人上高樓（如8層樓）時(shí)，乘電梯比走路要快得多；
2、拖拉機耕地比牛耕地要快得多；
3、挖土機與人，要完成相同的挖土任務(wù)，人花的時(shí)間要長(cháng)得多；
4、從水井里提水，使用抽水機比人工要快得多；
5、
�。信e生產(chǎn)、生活中發(fā)生的事例，使學(xué)生體會(huì )功率與生活、生產(chǎn)息息相關(guān)，無(wú)處不在，研究功率具有重要的現實(shí)意義，并引導學(xué)生注意觀(guān)察身邊物理現象，體會(huì )到物理知識就在我們身邊，感悟物理規律研究的價(jià)值，激起學(xué)生的求知欲。）
功是能量轉化的量度，人們十分關(guān)注做功的多少。然而不同的機械或人，其做功的快慢是不同的。
�。ǚ治鲆恍┥a(chǎn)事例、工作場(chǎng)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(guò)多媒體手段更生動(dòng)地展示這些畫(huà)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識，從而為建立正確的功率概念打下良好基礎。）
教師：在建筑工地上分別采用以下三種方式，把1t的貨物從地面運到三樓，
方式一：搬運工分批搬運，需時(shí)間3h
方式二：用一臺起重機提升，需時(shí)1min
方式三：用另一臺起重機提升，需時(shí)30s
上述三種情況下，把貨物由地面運到三樓時(shí)，請思考以下問(wèn)題：
1、用不同的方式，對貨物所做的功是否相同？
2、所用時(shí)間不同，三種方式中做功的快慢是否相同？
結論：對重物所做的功相同，但所用時(shí)間不同，說(shuō)明做功快慢不同。
�。ㄍㄟ^(guò)引導學(xué)生分析有關(guān)事例，形成初步共識：人們選用機械來(lái)做功時(shí)，不僅要考慮做功多少，還要考慮機械做功的快慢。如挖掘機做功比人快；大卡車(chē)比拖拉機做功快；拖拉機耕地比牛耕地要快；起重吊車(chē)比搬運工人做功快；抽水機比轆轤提水快，等等。研究做功的快慢有著(zhù)重要的實(shí)際意義。通過(guò)實(shí)際問(wèn)題讓學(xué)生感性地認識做功的快慢。）
教師：不同的機器或物體做功有快有慢，如何來(lái)衡量做功的快慢呢？請同學(xué)們思考并提出解決方案。
�。ㄒ龑W(xué)生思考：如何比較物體做功快慢？討論中注意培養學(xué)生的發(fā)散思維能力和批判思維能力。）
預測學(xué)生可能有以下認識：
1、選擇相同時(shí)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(shí)間長(cháng)短，時(shí)間長(cháng)的，做功就慢；
3、類(lèi)比速度的定義方法，用做功和完成這些功所花的時(shí)間的比值來(lái)定義功率
4、
�。▽W(xué)生提出的各種方案可能有問(wèn)題或不完整，教師應鼓勵學(xué)生在交流中補充完善自己的認識。教學(xué)中注意引導學(xué)生類(lèi)比如速度、加速度概念的定義方法，體會(huì )比值法定義功率概念。）
�、�、新課推進(jìn)
一、功率的含義
1。定義：功W與完成這些功所用時(shí)間t的比值叫做功率。（板書(shū)）
2。定義式：P=W/t（板書(shū)）
3。物理意義：表示物體做功快慢的物理量。（板書(shū)）
4。單位：（板書(shū)）教師請一位同學(xué)正確地說(shuō)出定義式中各個(gè)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(shū)）
W功單位：焦耳（J）
t做功所用時(shí)間單位：秒（s）
換算關(guān)系：1kw = 1000w？1w=1J/s（板書(shū)）
說(shuō)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)及變化規律，像我們已經(jīng)研究過(guò)的速度、加速度等物理量就是用這種方法來(lái)定義的。
5。 功率是標量，功率表示做功過(guò)程中能量轉化的快慢。（板書(shū)）
6。 討論與交流：
小實(shí)驗：把一段粉筆放在書(shū)的封面上，打開(kāi)書(shū)的封面形成一個(gè)斜面，并使粉筆開(kāi)始下滑。請同學(xué)仔細分析一下，在下滑的過(guò)程中粉筆共受到幾個(gè)力的作用？哪些力做正功？哪些力做負功？哪些力不做功？如果斜面的傾角增大，情況會(huì )有什么變化？?jì)A角增大時(shí)，功率是否也增大？
提示：
�、疟容^不同傾角時(shí)的功率，應注意粉筆開(kāi)始下滑處的高度應相同。討論功率時(shí)須指明哪個(gè)力的功率。
�、茖�(shí)驗的分析討論，要注意所分析的是某個(gè)力的平均功率。注意引導學(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，使思維更加嚴密。
7。 一些常見(jiàn)機械做功功率
�、牌�(chē)發(fā)動(dòng)機5104W～15104W
�、颇ν熊�(chē)約2103W
�、菄姎饪蜋C約2108W
�、热诵呐K跳動(dòng)的功率1。5W左右
�、苫鸺陌l(fā)動(dòng)機約11013W
�、嗜f(wàn)噸巨輪106W以上
�、怂{鯨游動(dòng)的功率可達350kW
�、倘说钠骄β始s1102W
�、蛢�(yōu)秀運動(dòng)員短時(shí)間內的功率可達1000W
二、功率P與力F、速度v的關(guān)系（板書(shū)）
1。 功率與力、速度的關(guān)系推導（板書(shū)）
教師：一部汽車(chē)載重時(shí)和空車(chē)時(shí)，在公路上以相同的速度行駛，試討論這兩種情況下汽車(chē)的輸出功率是否相同？為什么？
預測學(xué)生的回答可能有：
�、泡d重汽車(chē)與地摩擦力較大，牽引力也大，由于行駛速度一樣，故相同時(shí)間內，載重車(chē)的牽引力做功較多，所以載重汽車(chē)的輸出功率較大；
�、戚d重汽車(chē)行駛得比空車(chē)慢，因此功率較��；
�、禽d重汽車(chē)比空車(chē)費力，因此載重車(chē)的輸出功率較空車(chē)時(shí)要大些；
�、日f(shuō)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(huì )出現片面和不完整回答，教師要參加到學(xué)生的討論分析中，幫助、啟發(fā)和引導學(xué)生形成正確的認識。得出正確的答案（1）。
接著(zhù)，教師引導學(xué)生思考，如何計算牽引力的功率。（讓學(xué)生根據所學(xué)知識和功率定義式進(jìn)行推演，培養良好的科學(xué)思維能力和思維習慣）
教師：某汽車(chē)在平直公路上做勻速直線(xiàn)運動(dòng)，已知其牽引力大小為F，運行速度為v，試求此時(shí)汽車(chē)牽引力F的功率為多少？
�。ㄗ⒁庖l(fā)學(xué)生思考解決問(wèn)題的思路，應用功和功率的定義式進(jìn)行分析和推導。）
2。公式：P=Fv（F與位移s或v同方向）（板書(shū)）
即力F的功率等于力F和物體運動(dòng)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(shí)間t內的平均速度，代入公式P=Fv求出的功率是F在時(shí)間t內的平均功率；如果t取得足夠小，則v表示瞬時(shí)速度，此時(shí)由P=Fv求得的功率就是F在該時(shí)刻的瞬時(shí)功率。即當v為平均速度時(shí)，求得的功率就是平均功率，v為瞬時(shí)速度時(shí)，求得的功率就是瞬時(shí)功率。
總結：v是平均速度 ，P是平均功率 （F為恒力，且F與 同向）（板書(shū)）
v是瞬時(shí)速度，P是瞬時(shí)功率（板書(shū)）
說(shuō)明：如果物體做勻速直線(xiàn)運動(dòng)，由于瞬時(shí)速度與平均速度相等，故此時(shí)平均功率等于瞬時(shí)功率。
教師：汽車(chē)以額定功率在平直公路行駛時(shí)，若前方遇到了一段較陡的上坡路段，汽車(chē)司機要做好什么調整，才能確保汽車(chē)駛到坡頂？為什么？
預測學(xué)生的回答可能有：
�、偶哟笥烷T(mén)，汽車(chē)可順利行駛到達坡頂。
�、破�(chē)要換檔，才能順利行駛到達坡頂。
�、菐熒餐治觯�
�、鸥鶕⺁=Fv知，汽車(chē)以額定功率行駛，因遇上坡路段，汽車(chē)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(mén)，只會(huì )增加發(fā)動(dòng)機的輸出功率（超過(guò)額定功率），發(fā)動(dòng)機將因超負荷而過(guò)熱損壞。
�、七@是一種正確的操作方式，當司機將發(fā)動(dòng)機的速度檔位調低后，速度減小了，牽引力加大了，只要牽引力足夠，汽車(chē)便可順利上坡。
教師根據課堂需要還可以提出一些問(wèn)題讓學(xué)生進(jìn)一步討論，如：
�、牌�(chē)上坡的時(shí)候，司機常用換擋的方法來(lái)減小速度，為什么？
�。ㄆ�(chē)上坡的時(shí)候，司機常用換擋的方法來(lái)減小速度，來(lái)得到較大的牽引力。）
�、破�(chē)上坡時(shí)，要保持速度不變，應如何做？
�。ㄆ�(chē)上坡時(shí)，要保持速度不變，就必須加大油門(mén)，增大輸出功率來(lái)得到較大的牽引力。）
�、瞧鹬貦C在豎直方向勻速吊起某一重物時(shí)，為什么發(fā)動(dòng)機的輸出功率越大，起吊速度就越大？
�。ㄆ鹬貦C在豎直方向勻速吊起某一重物時(shí)，由于牽引力與重物的重力相等，即牽引力保持不變，發(fā)動(dòng)機輸出的功率越大，起吊的速度就越大。）
思考：汽車(chē)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(shí)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(shí)間內做功的平均快慢，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(chē)做功那樣快呢？汽車(chē)做功能否像飛機做功那樣快呢？人如果做功過(guò)快，會(huì )產(chǎn)生什么后果呢？汽車(chē)超負荷運轉會(huì )產(chǎn)生什么后果呢？
�。ㄈ俗龉^(guò)快，會(huì )引起疲勞、甚至受傷、生病等，汽車(chē)超負荷工作會(huì )造成發(fā)動(dòng)機熄火或燒毀。）
教師：奧運長(cháng)跑運動(dòng)員能否用100m短跑的速度來(lái)完成5000m的賽跑路程呢？為什么？
�。▕W運比賽是一種挑戰運動(dòng)局限的比賽，人與機器一樣，不能長(cháng)時(shí)間超負荷運動(dòng)，短跑運動(dòng)員在100m賽跑中，時(shí)間不過(guò)是十幾秒，能以最大的速度跑完全程，此時(shí)運動(dòng)員的輸出功率是正常時(shí)的數十倍。在5000m的長(cháng)跑運動(dòng)中，運動(dòng)員不可能長(cháng)時(shí)間超負荷運動(dòng)，因此長(cháng)跑運動(dòng)員不可能一直保持百米賽跑那樣的速度。）
說(shuō)明：讓學(xué)生通過(guò)思考自己身邊所熟悉的問(wèn)題，認識額定功率和實(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(shí)功率是怎樣理解的？
�、兕~定功率：指動(dòng)力機械在長(cháng)時(shí)間正常工作時(shí)最大輸出功率。也是機械發(fā)動(dòng)機銘牌上的標稱(chēng)值。
額定功率是動(dòng)力機械重要的性能指標，一個(gè)動(dòng)力機械的額定功率是一定的，機器不一定都在額定功率下工作。
�、趯�(shí)際功率：機械在運行過(guò)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(chēng)滿(mǎn)負荷運行），但不能大于額定功率，否則容易將機械損壞。
機車(chē)啟動(dòng)過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機的功率指牽引力的功率而不是合外力或阻力的功率。
�、燮骄β剩何矬w在一段時(shí)間內做功功率的平均值叫平均功率。通常用定義式P=W/t描述，只有當物體勻速運動(dòng)時(shí)，才等于瞬時(shí)功率。
�、芩矔r(shí)功率：物體在某一時(shí)刻的功率叫做瞬時(shí)功率。通常用P=Fv表示，必須注意F、v與P的同時(shí)性。
很多機械的銘牌上都標有這臺機器的額定功率，請同學(xué)將家里的電器設備上的額定功率都記錄下來(lái)，計算家里的每部機器每天要做多少功？要消耗多少電能？哪一部機器最耗電？并與同學(xué)進(jìn)行交流。
教師：（課件展示）
�、女敔恳一定時(shí)，功率P和速度v之間有什么關(guān)系？
�、飘斔俣葀一定時(shí)，牽引力F和功率P之間關(guān)系如何？
�、钱斴敵龉β蔖一定時(shí)，牽引力F和速度v之間有什么關(guān)系？
根據公式P =Fv可知，物體的運動(dòng)速度v與牽引力F成反比，如果汽車(chē)需要較大的牽引力，就必須減小運動(dòng)速度。課件展示下列關(guān)系：
F一定時(shí)，Pv（板書(shū)）
據P=Fv可得v一定時(shí)，PF（板書(shū)）
P一定時(shí)，F（板書(shū)）
3。推廣式：P=Fvcos（為力F與瞬時(shí)速度v方向間的夾角）
說(shuō)明：
�、女擣為合外力時(shí)，P為合外力做功的功率；當F為某一外力時(shí)，P為該力做功的功率；
�、圃谄�(chē)等交通工具一類(lèi)問(wèn)題中，式中P為發(fā)動(dòng)機的實(shí)際功率，F為發(fā)動(dòng)機的牽引力，v為汽車(chē)的瞬時(shí)速度。
4。學(xué)生進(jìn)行測功率活動(dòng)。
教師：如何才能知道在某種運動(dòng)中自己做功的功率呢？請同學(xué)設計一個(gè)測量方案，并進(jìn)行實(shí)際測量。
�。罘e極思考、設計可行方案，動(dòng)腦動(dòng)手，體驗科學(xué)探究實(shí)驗方法和感受實(shí)驗成果的喜悅。）
預測學(xué)生的實(shí)驗方案可能有：（讓學(xué)生結合自己的情況來(lái)進(jìn)行設計實(shí)驗）
方案1：學(xué)生快速跑上樓，來(lái)測量做功的最大功率；
方案2：估算學(xué)生自己平時(shí)上樓或爬山過(guò)程的功率；
方案3：設計沿某一竹桿或樹(shù)桿上爬一定的高度，來(lái)測量做功功率；
方案4：利用跳繩運動(dòng)，來(lái)測量做功功率；
方案5：測算自己舉起杠鈴時(shí)的最大功率（需要同學(xué)的幫忙）；
�、�、本課小結先讓學(xué)生總結，教師后補充，用實(shí)物投影的形式顯示本節課的內容和方法。
通過(guò)本節課的學(xué)習，我們知道了以下幾個(gè)問(wèn)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(lái)求解平均功率，而P=Fv也可用來(lái)求解瞬時(shí)功率。
�、�、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用，例汽車(chē)以恒定功率起動(dòng)的過(guò)程中各物理量的變化情況和達最大速度的條件等等。
�。ǘ┧伎碱}：
1。質(zhì)量為m的物體自高處自由落下，時(shí)間t內重力的平均功率為，t秒末重力的瞬時(shí)功率為。
2。設飛機飛行時(shí)所受的阻力與其速度的平方成正比。如果飛機以速度v勻速飛行時(shí)其發(fā)動(dòng)機的功率為P，則飛機以2v的速度勻速飛行時(shí)其發(fā)動(dòng)機的功率為。
3。跳繩是一種健身運動(dòng)，設某運動(dòng)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(shí)間占跳躍一次所需時(shí)間的，則該運動(dòng)員跳繩時(shí)克服重力做功的平均功率是多少瓦？（g取10m/s2）
【板書(shū)設計】
7。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(shí)間的比值，叫功率
3。公式： 求平均功率
P=Fvv是平均速度，P是平均功率；v是瞬時(shí)速度，P是瞬時(shí)功率
4。公式P=Fv
�、貴一定時(shí)，Pv
�、趘一定時(shí)，PF
�、跴一定時(shí)，F
【設計說(shuō)明】
1。本節講述功率的概念，功率公式的應用。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(guò)程要盡量地展開(kāi)學(xué)生的學(xué)習過(guò)程，要通過(guò)例題的教學(xué)，使學(xué)生會(huì )應用基本公式進(jìn)行計算，對平均功率和瞬時(shí)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(chē)、火車(chē)發(fā)動(dòng)機等都有標稱(chēng)的額定功率，所以對額定功率和實(shí)際功率做了簡(jiǎn)單介紹，以利于學(xué)生在物理學(xué)習中聯(lián)系生產(chǎn)、生活實(shí)際。
3。關(guān)于發(fā)動(dòng)機的額定功率與汽車(chē)的最大速率之間的關(guān)系，最好采用課后專(zhuān)題講座的形式進(jìn)行，以便通過(guò)分析汽車(chē)由開(kāi)動(dòng)到勻速行駛的物理過(guò)程，使學(xué)生養成分析物理過(guò)程的習慣，避免簡(jiǎn)單地套用公式。
【設計點(diǎn)評】
1。這節課對 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討論，再到公式應用分析，教學(xué)結構科學(xué)、合理，符合學(xué)生的認知水平和知識水平。
2。打破了常規概念教學(xué)的死板，用類(lèi)比法得出功率的概念和基本公式，又從學(xué)生的練習中推導出另一公式，再從例題練習中理解瞬時(shí)功率、平均功率的不同，使學(xué)生處于主動(dòng)積極的思維狀態(tài)，從教學(xué)設計到教學(xué)實(shí)踐都體現了 學(xué)為主體、教為主導的教育理念。
3。能理論聯(lián)系實(shí)際，把功率直接應用到生產(chǎn)、生活中解析一些現象和解決實(shí)際問(wèn)題，能激發(fā)學(xué)生的濃厚的學(xué)習興趣和活躍課堂氣氛；并讓學(xué)生在課后探究汽車(chē)以恒定功率起動(dòng)的過(guò)程，引導有學(xué)習興趣的學(xué)生進(jìn)一步自主探究，符合新課程的要求
物理網(wǎng)高考頻道為大家整理了高中高一物理必修二教學(xué)設計。
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