3.功率优质课教案

3.功率　 高中物理       人教2003课标版

（1）、知道功率的概念和功率 是表示做功快慢的物理量。

（2）、结合实例理解功率的概念并用P=W/ t进行解题。

（3）、正确理解公式P=Fv的意义，知道什么是瞬时功率，并能用其解决相关问题。[来源:

1．理解功率的概念。

2．知道功率的种类及其计算。

3．功率的表达式P=F·v的物理意义和运用。

4．瞬时功率和平均功率的计算。

        提问：复习上一节所学习的主要内容,重点是功的概念和功的物理意义。

    师：1、提问：复习上一节所学习的主要内容,重点是功的概念和功的物理意义。

2、创设情景问题交流：

 （1）一台甲起重机在1 min内把1吨的货物匀速提升了10m，

 另一台乙起重机在30 S内把1吨的货物匀速提升了10m.。

 两台起重机哪台做的功多？

 两台起重机哪台做的功快？

思考：你是用什么方法比较它们做功快慢的？

（2）一台甲起重机在30 S内把1吨的货物匀速提升了10m，

 另一台乙起重机在30 S内把1吨的货物匀速提升了5m.。

 两台起重机哪台做的功多？

 两台起重机哪台做的功快？

思考：你是用什么方法比较它们做功快慢的？

学生：做功快慢的比较有两种方式:

(1)    比较完成相同的功所用的时间

(2)    比较在相同的时间内所做的功

说明：对学生提出的各种方案可能有问题或不完整，教师应鼓励学生在交流中补充完善自己的认识。

教学中注意引导学生类比如“速度”、“加速度”概念的定义方法，体会比值法定义功率概念。

一、功率

1．定义：功W与完成这些功所用时 间t的比值叫做功率。    （板书）

2．定义式：P=W/ t    （板书）

上式是功率的定义式，也是功率的量度式，P与W、t间无比例关系，做功的快慢由做功的物体本身决定。

3．物理意义：表示物体做功快慢的物理量。    （板书）

4．单位：（板书）教师请一位同学正确地说出定义式中各个字母所表示的物理量及其单位。

国际单位：瓦特（w），常用单位：千瓦（kw）或焦耳/秒（J/s）（板书）

W→功→单位：焦耳（J）

ｔ→做功所用时间→单位：秒(s)

换算关系：１kw = 1000 w?１w=１J/s（板书）

说明：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。根据这一公式求出的是平均功率，同时这个公式变形后给我们提供了一种求功的方法：W=Pt。

特别提示：①功率的定义式P=W/ t，适用于任何情况下功率的计算。

②此功率表达式用于求某个过程中的平均功率，但如果取时间t足够小，也可以表示瞬时功率，这与瞬时速度的定义式是一样的。

5. 功率是标量，只有大小没有方向，它的正负的意义与功德正负的意义相同。（板书）

6. 一些常见机械做功功率

（1）汽车发动机5×104 W～15×104 W        （2）摩托车约2×103 W 

（3）喷气客机约2×108 W              （4）人心脏跳动的功率1.5W左右

（5）火箭的发动机约1×1013 W         （6）万吨巨轮106W以上

（7）蓝鲸游动的功率可达350kW       （8）人的平均功率约1×102 W

（9）优秀运动员短时间内的功率可达1000W 

7、对额定功率和实际功率的学习

（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也就是发动机产生的牵引力做功的功率。

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。

机车起动过程中，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。

二、功率与速度

教师活动：提出问题：力、位移、时间都与功率相联系，请同学们用学过的知识推导出功率与速度的关系式；推不出来的同学可以先阅读教材“功率与速度”部分，然后自己再推导。

学生活动：思考老师提出的问题，推导功率与速度的关系式。

点评：培养学生推理能力。

1、公式P=Fv，即力F的功率等于力F和物体运动速度v的乘积。

2、对公式P=Fv的认识：

①由于公式W=PL的表示形式适用于F和L在同方向的情况，故P=Fv适用F和V同方向。

②当F与v不在一条直线上时，则用它们在一条直线上的分量相乘即： P=Fvcosα其中α是F与V之间的夹角。

③、分析 讨论：由v = s / t求出的是物体在时间ｔ内的平均速度，代入公式P=F v求出的功率是F在时间ｔ内的平均功率；如果ｔ取得足够小，则v表示瞬时速度，此时由Ｐ＝Fv求得的功率就是F在该时刻的瞬时功率。即当v为平均速度时，求得的功率就是平均功率，v为瞬时速度时，求得的功率就是瞬时功率。总结：

          v是平均速度 ，P是平均功率 （F为恒力，且F与 同向）

P=Fv      v是瞬时速度，P是瞬时功率（板书）

说明：如果物体做匀速直线运动，由于瞬时速度与平均速度相等，故此时平均功率等于瞬时功率。

4、教师：汽车以额定功率在平直公路行驶时，若前方遇到了一段较陡的上坡路段，汽车司机要做好什么调整，才能确保汽车驶到坡顶？为什么？

预测学生的回答可能有：

（1）加大油门，汽车可顺利行驶到达坡顶。

（2）汽车要换档，才能顺利行驶到达坡顶。

师生共同分析：

（1） 根据P=Fv知，汽车以额定功率行驶，因遇上坡路段，汽车所需的牵引力增大了，若要保持行驶速度不变，这是不可能的；加大油门，只会增加发动机的输出功率（超过额定功率），发动机将因超负荷而过热损坏。

（2） 这是一种正确的操作方式，当司机将发动机的速度档位调低后，速度减小了，牵引力加大了，只要牵引力足够，汽车便可顺利上坡。

教师根据课堂需要还可以提出一些问题让学生进一步讨论，如：

汽车上坡的时候，司机常用换挡的方法来减小速度，为什么？

由P=FV得出结论：

    (a)P一定时,F与V成反比

    (b)V一定时,F与P成正比

    (c)F不变时,P与V成正比

例题：    P62

 关于功率的计算

［例1］质量m=3 kg的物体，在水平力F=6Ｎ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。

解析：物体在水平力F的作用下，在光滑水平面上做初速度为零的匀加速直线运动，根据牛顿第二定律，可求出加速度a==2 m/s2，则：

物体在3 s末的速度v=at=6ｍ/s                     

物体在3 s内的位移s= at2=9 m

（1）力F做的功W=Fs=6×9 J=54 J

（2）力F在3 s内的平均功率P==18 W（或 W=18 W ）

（3）3 s末力F的瞬时功率P=Fv=6×6 W=36 W

☆关于机车的启动问题

［例2］汽车发动机的额定功率为60kW，汽车质量为5t，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.1倍，g取10ｍ/s2，问：

①汽车保持额定功率从静止起动后能达到的最大速度是多少?

②若汽车保持0.5ｍ/s2的加速度做匀加速运动，这一过程能维持多长时间?

解析：①当牵引力F大小等于阻力f时，汽车的加速度a=０，速度达到最大值vm，据公式Ｐ=Fv，可得出汽车最大速度vm

P额=Fv=fvm

12m/s

②汽车做匀加速运动所能维持的时间应该从开始到汽车达到额定功率的时候，设汽车做匀加速运动时的牵引力为F牵，阻力为f，据牛顿第二定律，有

F牵=f＋ma=0.1mg＋ma=7500Ｎ

当汽车的功率增大到额定功率时，汽车做匀加速过程结束，设这时汽车的速度为v′m，据功率公式P=Fv 得：

8 m/s

设汽车能维持匀加速运动的时间为t0，则：

vm′ =at0

得：t0=vm′ /a=16s

  7.3功率

一  功率

1．定义：功W与完成这些功所用时 [学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户，提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载，还有大量而丰富的教学相关资讯！] 间t的比值叫做功率。

2．定义式：P=W/ t   

3．物理意义：表示物体做功快慢的物理量。   

4．单位：瓦特（w），常用单位：千瓦（kw）或焦耳/秒（J/s）

１kw = 1000 w?１w=１J/s

5. 功率是标量

二、功率与速度

公式P=Fv

[学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户，提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载，还有大量而丰富的教学相关资讯！]           v是平均速度 [学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户，提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载，还有大量而丰富的教学相关资讯！] ，P是平均功率 [学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户，提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载，还有大量而丰富的教学相关资讯！] （F为恒力，且F与 [学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户，提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载，还有大量而丰富的教学相关资讯！] 同向）

P=Fv      v是瞬时速度，P是瞬时功率

3.功率　

3.功率　

        提问：复习上一节所学习的主要内容,重点是功的概念和功的物理意义。

    师：1、提问：复习上一节所学习的主要内容,重点是功的概念和功的物理意义。

2、创设情景问题交流：

 （1）一台甲起重机在1 min内把1吨的货物匀速提升了10m，

 另一台乙起重机在30 S内把1吨的货物匀速提升了10m.。

 两台起重机哪台做的功多？

 两台起重机哪台做的功快？

思考：你是用什么方法比较它们做功快慢的？

（2）一台甲起重机在30 S内把1吨的货物匀速提升了10m，

 另一台乙起重机在30 S内把1吨的货物匀速提升了5m.。

 两台起重机哪台做的功多？

 两台起重机哪台做的功快？

思考：你是用什么方法比较它们做功快慢的？

学生：做功快慢的比较有两种方式:

(1)    比较完成相同的功所用的时间

(2)    比较在相同的时间内所做的功

说明：对学生提出的各种方案可能有问题或不完整，教师应鼓励学生在交流中补充完善自己的认识。

教学中注意引导学生类比如“速度”、“加速度”概念的定义方法，体会比值法定义功率概念。

一、功率

1．定义：功W与完成这些功所用时 间t的比值叫做功率。    （板书）

2．定义式：P=W/ t    （板书）

上式是功率的定义式，也是功率的量度式，P与W、t间无比例关系，做功的快慢由做功的物体本身决定。

3．物理意义：表示物体做功快慢的物理量。    （板书）

4．单位：（板书）教师请一位同学正确地说出定义式中各个字母所表示的物理量及其单位。

国际单位：瓦特（w），常用单位：千瓦（kw）或焦耳/秒（J/s）（板书）

W→功→单位：焦耳（J）

ｔ→做功所用时间→单位：秒(s)

换算关系：１kw = 1000 w?１w=１J/s（板书）

说明：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。根据这一公式求出的是平均功率，同时这个公式变形后给我们提供了一种求功的方法：W=Pt。

特别提示：①功率的定义式P=W/ t，适用于任何情况下功率的计算。

②此功率表达式用于求某个过程中的平均功率，但如果取时间t足够小，也可以表示瞬时功率，这与瞬时速度的定义式是一样的。

5. 功率是标量，只有大小没有方向，它的正负的意义与功德正负的意义相同。（板书）

6. 一些常见机械做功功率

（1）汽车发动机5×104 W～15×104 W        （2）摩托车约2×103 W 

（3）喷气客机约2×108 W              （4）人心脏跳动的功率1.5W左右

（5）火箭的发动机约1×1013 W         （6）万吨巨轮106W以上

（7）蓝鲸游动的功率可达350kW       （8）人的平均功率约1×102 W

（9）优秀运动员短时间内的功率可达1000W 

7、对额定功率和实际功率的学习

（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也就是发动机产生的牵引力做功的功率。

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。

机车起动过程中，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。

二、功率与速度

教师活动：提出问题：力、位移、时间都与功率相联系，请同学们用学过的知识推导出功率与速度的关系式；推不出来的同学可以先阅读教材“功率与速度”部分，然后自己再推导。

学生活动：思考老师提出的问题，推导功率与速度的关系式。

点评：培养学生推理能力。

1、公式P=Fv，即力F的功率等于力F和物体运动速度v的乘积。

2、对公式P=Fv的认识：

①由于公式W=PL的表示形式适用于F和L在同方向的情况，故P=Fv适用F和V同方向。

②当F与v不在一条直线上时，则用它们在一条直线上的分量相乘即： P=Fvcosα其中α是F与V之间的夹角。

③、分析 讨论：由v = s / t求出的是物体在时间ｔ内的平均速度，代入公式P=F v求出的功率是F在时间ｔ内的平均功率；如果ｔ取得足够小，则v表示瞬时速度，此时由Ｐ＝Fv求得的功率就是F在该时刻的瞬时功率。即当v为平均速度时，求得的功率就是平均功率，v为瞬时速度时，求得的功率就是瞬时功率。总结：

          v是平均速度 ，P是平均功率 （F为恒力，且F与 同向）

P=Fv      v是瞬时速度，P是瞬时功率（板书）

说明：如果物体做匀速直线运动，由于瞬时速度与平均速度相等，故此时平均功率等于瞬时功率。

4、教师：汽车以额定功率在平直公路行驶时，若前方遇到了一段较陡的上坡路段，汽车司机要做好什么调整，才能确保汽车驶到坡顶？为什么？

预测学生的回答可能有：

（1）加大油门，汽车可顺利行驶到达坡顶。

（2）汽车要换档，才能顺利行驶到达坡顶。

师生共同分析：

（1） 根据P=Fv知，汽车以额定功率行驶，因遇上坡路段，汽车所需的牵引力增大了，若要保持行驶速度不变，这是不可能的；加大油门，只会增加发动机的输出功率（超过额定功率），发动机将因超负荷而过热损坏。

（2） 这是一种正确的操作方式，当司机将发动机的速度档位调低后，速度减小了，牵引力加大了，只要牵引力足够，汽车便可顺利上坡。

教师根据课堂需要还可以提出一些问题让学生进一步讨论，如：

汽车上坡的时候，司机常用换挡的方法来减小速度，为什么？

由P=FV得出结论：

    (a)P一定时,F与V成反比

    (b)V一定时,F与P成正比

    (c)F不变时,P与V成正比

例题：    P62

 关于功率的计算

［例1］质量m=3 kg的物体，在水平力F=6Ｎ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。

解析：物体在水平力F的作用下，在光滑水平面上做初速度为零的匀加速直线运动，根据牛顿第二定律，可求出加速度a==2 m/s2，则：

物体在3 s末的速度v=at=6ｍ/s                     

物体在3 s内的位移s= at2=9 m

（1）力F做的功W=Fs=6×9 J=54 J

（2）力F在3 s内的平均功率P==18 W（或 W=18 W ）

（3）3 s末力F的瞬时功率P=Fv=6×6 W=36 W

☆关于机车的启动问题

［例2］汽车发动机的额定功率为60kW，汽车质量为5t，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.1倍，g取10ｍ/s2，问：

①汽车保持额定功率从静止起动后能达到的最大速度是多少?

②若汽车保持0.5ｍ/s2的加速度做匀加速运动，这一过程能维持多长时间?

解析：①当牵引力F大小等于阻力f时，汽车的加速度a=０，速度达到最大值vm，据公式Ｐ=Fv，可得出汽车最大速度vm

P额=Fv=fvm

12m/s

②汽车做匀加速运动所能维持的时间应该从开始到汽车达到额定功率的时候，设汽车做匀加速运动时的牵引力为F牵，阻力为f，据牛顿第二定律，有

F牵=f＋ma=0.1mg＋ma=7500Ｎ

当汽车的功率增大到额定功率时，汽车做匀加速过程结束，设这时汽车的速度为v′m，据功率公式P=Fv 得：

8 m/s

设汽车能维持匀加速运动的时间为t0，则：

vm′ =at0

得：t0=vm′ /a=16s

  7.3功率

一  功率

1．定义：功W与完成这些功所用时 [学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户，提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载，还有大量而丰富的教学相关资讯！] 间t的比值叫做功率。

2．定义式：P=W/ t   

3．物理意义：表示物体做功快慢的物理量。   

4．单位：瓦特（w），常用单位：千瓦（kw）或焦耳/秒（J/s）

１kw = 1000 w?１w=１J/s

5. 功率是标量

二、功率与速度

公式P=Fv

[学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户，提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载，还有大量而丰富的教学相关资讯！]           v是平均速度 [学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户，提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载，还有大量而丰富的教学相关资讯！] ，P是平均功率 [学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户，提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载，还有大量而丰富的教学相关资讯！] （F为恒力，且F与 [学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户，提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载，还有大量而丰富的教学相关资讯！] 同向）

P=Fv      v是瞬时速度，P是瞬时功率