高中物理(必修二)教学设计
7.3功率
【教学目标】
知识与技能
1、理解功率的定义及额定功率与实际功率的定义
2、P=W/t，P=Fv的运用
过程与方法
1、P=W/t通常指平均功率，Δt→0为瞬时功率
2、P=Fv，分析汽车的启动，注意知识的迁移
情感、态度与价值观
感知功率在生活中的实际应用，提高学习物理科学的价值观。 【教学重点】
理解功率的概念，并灵活应用功率的计算公式计算平均功率和瞬时功率。 【教学难点】
正确区分平均功率和瞬时功率所表示的物理意义，并能够利用相关公式计算平均功率和瞬时功率。 【教学方法】
教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。 【教学工具】
多媒体课件。
【教学过程】
新课导入
教师：人们在生产、生活和工作中使用了大量的机械来做功，这与人力直接做功或畜力做功，在完成功的快慢方面有何不同？请举例说明。
(引发学生思考，让学生从身边生活寻找做功快慢的事例，并思考机械与人或畜力做功快慢的差异。)
(列举生产、生活中发生的事例，使学生体会功率与生活、生产息息相关，无处不在，研究功率具有重要的现实意义，并引导学生注意观察身边物理现象，体会到物理知识就在我们身边，感悟物理规律研究的价值，激起学生的求知欲。)
功是能量转化的量度，人们十分关注做功的多少。然而不同的机械或人，其做功的快慢是不同的。
(分析一些生产事例、工作场面，或展示一些做功快慢不同的图片。通过多媒体手段更生动地展示这些画面和情景，使学生对做功快慢的情形有更为形象和具体的认识，从而为建立正确的“功率”概念打下良好基础。)
教师：在建筑工地上分别采用以下三种方式，把1t的货物从地面运到三楼，
方式一：搬运工分批搬运，需时间3h
方式二：用一台起重机提升，需时1min
方式三：用另一台起重机提升，需时30s
上述三种情况下，把货物由地面运到三楼时，请思考以下问题：
1、用不同的方式，对货物所做的功是否相同？
2、所用时间不同，三种方式中做功的快慢是否相同？
结论：对重物所做的功相同，但所用时间不同，说明做功快慢不同。
(通过引导学生分析有关事例，形成初步共识：人们选用机械来做功时，不仅要考虑做功多少，还要考虑机械做功的快慢。如挖掘机做功比人快；大卡车比拖拉机做功快；拖拉机耕地比牛耕地要快；起重吊车比搬运工人做功快；抽水机比辘轳提水快，等等。研究做功的快慢有着重要的实际意义。通过实际问题让学生感性地认识做功的快慢。)
教师：不同的机器或物体做功有快有慢，如何来衡量做功的快慢呢？请同学们思考并提出解决方案。
(引导学生思考：如何比较物体做功快慢？讨论中注意培养学生的发散思维能力和批判思维能力。)
新课推进
一、功率的含义
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) 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。 W→功→单位：焦耳(J)
ｔ→做功所用时间→单位：秒(s) 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。
3．物理意义：表示物体做功快慢的物理量。(板书)
4．单位：瓦特(w)，常用单位：千瓦(kw)或焦耳/秒(J/s)(板书)
换算关系：１kw = 1000w １w=１J/s(板书)
5.功率是标量，功率表示做功过程中能量转化的快慢。(板书)
二、功率P与力F、速度v的关系(板书)
1.功率与力、速度的关系推导(板书)
教师引导学生思考，如何计算牵引力的功率。(让学生根据所学知识和功率定义式进行推演，培养良好的科学思维能力和思维习惯)
2.公式：P=Fv(F与位移s或v同方向)(板书)
即力F的功率等于力F和物体运动速度v的乘积。注意F是速度v方向上的作用力。
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=Fv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)(板书)
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。
教师：(课件展示) 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？
师生共同分析：
⑴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。
⑵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：
⑴汽车上坡的时候，司机常用换挡的方法来减小速度，为什么？
(汽车上坡的时候，司机常用换挡的方法来减小速度，来得到较大的牵引力。)
⑵汽车上坡时，要保持速度不变，应如何做？
(汽车上坡时，要保持速度不变，就必须加大油门，增大输出功率来得到较大的牵引力。)
⑶起重机在竖直方向匀速吊起某一重物时，为什么发动机的输出功率越大，起吊速度就越大？
(起重机在竖直方向匀速吊起某一重物时，由于牵引力与重物的重力相等，即牵引力保持不变，发动机输出的功率越大，起吊的速度就越大。)
⑴当牵引力F一定时，功率P和速度v之间有什么关系？
⑵当速度v一定时，牵引力F和功率P之间关系如何？
⑶当输出功率P一定时，牵引力F和速度v之间有什么关系？
根据公式P =Fv可知，物体的运动速度v与牵引力F成反比，如果汽车需要较大的牵引力，就必须减小运动速度。
课件展示下列关系：
F一定时，P∝v (板书)
据P=Fv可得 v一定时，P∝F (板书)
1P一定时，F∝ (板书) v
3.推广式：P=Fvcosα (α为力F与瞬时速度v方向间的夹角)
说明：
⑴当F为合外力时，P为合外力做功的功率；当F为某一外力时，P为该力做功的功率；
⑵在汽车等交通工具一类问题中，式中P为发动机的实际功率，F为发动机的牵引力，v为汽车的瞬时速度。
教师：人力直接做功能否像汽车做功那样快呢？汽车做功能否像飞机做功那样快呢？人如果做功过快，会产生什么后果呢？汽车超负荷运转会产生什么后果呢？
(人做功过快，会引起疲劳、甚至受伤、生病等，汽车超负荷工作会造成发动机熄火或烧毁。)
教师：奥运长跑运动员能否用100m短跑的速度来完成5000m的赛跑路程呢？为什么？
(奥运比赛是一种挑战运动局限的比赛，人与机器一样，不能长时间超负荷运动，短跑运动员在100m赛跑中，时间不过是十几秒，能以最大的速度跑完全程，此时运动员的输出功率是正常时的数十倍。在5000m的长跑运动中，运动员不可能长时间超负荷运动，因此长跑运动员不可能一直保持百米赛跑那样的速度。)
说明：让学生通过思考自己身边所熟悉的问题，认识额定功率和实际功率的概念以及概念的意义。
教师：你对“额定功率和实际功率”是怎样理解的？
①额定功率：指动力机械在长时间正常工作时最大输出功率。也是机械发动机铭牌上的标称值。
额定功率是动力机械重要的性能指标，一个动力机械的额定功率是一定的，机器不一定都在额定功率下工作。
②实际功率：机械在运行过程中实际输出的功率是实际功率。
实际功率可以小于额定功率，可以等于其额定功率(称满负荷运行)，但不能大于额定功率，否则容易将机械损坏。
机车启动过程中，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。
很多机械的铭牌上都标有这台机器的额定功率，请同学将家里的电器设备上的额定功率都记录下来，计算家里的每部机器每天要做多少功？要消耗多少电能？哪一部机器最耗电？并与同学进行交流。
本课小结
先让学生总结，教师后补充，用实物投影的形式显示本节课的内容和方法。
通过本节课的学习，我们知道了以下几个问题：
１．功率是表示物体做功快慢的物理量
２．功率的单位有 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可用来求解平均功率，而P=Fv也可用来求解瞬时功率。
布置作业
（一）请同学们探究功率这一概念在日常生活中的应用，例汽车以恒定功率起动的过程中各物理量的变化情况和达最大速度的条件等等。
（二）思考题：
１．质量为ｍ的物体自高处自由落下，时间ｔ内重力的平均功率为，ｔ秒末重力的瞬时功率为。
２．设飞机飞行时所受的阻力与其速度的平方成正比。如果飞机以速度v匀速飞行时其发动机的功率为P，则飞机以2v的速度匀速飞行时其发动机的功率为。
３．跳绳是一种健身运动，设某运动员的质量是50kg，他1分钟跳180次，假定在每次跳跃中，脚与地面的接触时间占跳跃一次所需时间的，则该运动员跳绳时克服重力做功的平均功率是多少瓦?(ｇ取10ｍ/s2)
【板书设计】
ξ7.3功率
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。 2．公式：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)(板书)
换算关系：１kw = 1000w １w=１J/s(板书)
5.功率是标量，功率表示做功过程中能量转化的快慢。(板书)
二、功率P与力F、速度v的关系 公式Ｐ＝Fｖ：
v是平均速度 ，P是平均功率 (F为恒力，且F与 同向)(板书)
v是瞬时速度，P是瞬时功率(板书)
①F一定时，Ｐ∝ｖ
②ｖ一定时，Ｐ∝F
1③Ｐ一定时，F∝
v
三、额定功率和实际功率
1.额定功率：指动力机械在长时间正常工作时最大输出功率。也是机械发动机铭牌上的标称值。
2.实际功率：机械在运行过程中实际输出的功率是实际功率。
