高中高一物理必修二功率教學(xué)設(shè)計
高中高一物理必修二功率教學(xué)設(shè)計
【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)用基本公式進行計算，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。學(xué)生往往認為，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)生沒有認識到功率是描述能量轉(zhuǎn)化快慢的物理量，這個難點就不易突破，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慣，避免簡單地套用公式。
【教學(xué)目標】
㈠知識與技能
1、理解功率的定義及額定功率與實際功率的定義
2、P=W/t，P=Fv的運用
㈡過程與方法
1、P=W/t通常指平均功率，t0為瞬時功率
2、P=Fv，分析汽車的啟動，注意知識的遷移
㈢情感、態(tài)度與價值觀
感知功率在生活中的實際應(yīng)用，提高學(xué)習物理科學(xué)的價值觀。
【教學(xué)重點】
理解功率的概念，并靈活應(yīng)用功率的計算公式計算平均功率和瞬時功率。
【教學(xué)難點】
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】
㈠、新課導(dǎo)入
教師：人們在生產(chǎn)、生活和工作中使用了大量的機械來做功，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)，人花的時間要長得多；
4、從水井里提水，使用抽水機比人工要快得多；
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的貨物從地面運到三樓，
方式一：搬運工分批搬運，需時間3h
方式二：用一臺起重機提升，需時1min
方式三：用另一臺起重機提升，需時30s
上述三種情況下，把貨物由地面運到三樓時，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：人們選用機械來做功時，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；大卡車比拖拉機做功快；拖拉機耕地比牛耕地要快；起重吊車比搬運工人做功快；抽水機比轆轤提水快，等等。研究做功的快慢有著重要的實際意義。通過實際問題讓學(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)生在交流中補充完善自己的認識。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。）
㈡、新課推進
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：
小實驗：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：
⑴比較不同傾角時的功率，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實驗的分析討論，要注意所分析的是某個力的平均功率。注意引導(dǎo)學(xué)生進行受力分析、做功分析，可利用功率的定義式，在理論上進行推演，使思維更加嚴密。
7。 一些常見機械做功功率
⑴汽車發(fā)動機5104W～15104W
⑵摩托車約2103W
⑶噴氣客機約2108W
⑷人心臟跳動的功率1。5W左右
⑸火箭的發(fā)動機約11013W
⑹萬噸巨輪106W以上
⑺藍鯨游動的功率可達350kW
⑻人的平均功率約1102W
⑼優(yōu)秀運動員短時間內(nèi)的功率可達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；
⑵載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)生形成正確的認識。得出正確的答案（1）。
接著，教師引導(dǎo)學(xué)生思考，如何計算牽引力的功率。（讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識和功率定義式進行推演，培養(yǎng)良好的科學(xué)思維能力和思維習慣）
教師：某汽車在平直公路上做勻速直線運動，已知其牽引力大小為F，運行速度為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：
⑴加大油門，汽車可順利行駛到達坡頂。
⑵汽車要換檔，才能順利行駛到達坡頂。
⑶師生共同分析：
⑴根據(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)動機的輸出功率（超過額定功率），發(fā)動機將因超負荷而過熱損壞。
⑵這是一種正確的操作方式，當司機將發(fā)動機的速度檔位調(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)生進一步討論，如：
⑴汽車上坡的時候，司機常用換擋的方法來減小速度，為什么？
（汽車上坡的時候，司機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起重機在豎直方向勻速吊起某一重物時，為什么發(fā)動機的輸出功率越大，起吊速度就越大？
（起重機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？汽車超負荷運轉(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，汽車超負荷工作會造成發(fā)動機熄火或燒毀。）
教師：奧運長跑運動員能否用100m短跑的速度來完成5000m的賽跑路程呢？為什么？
（奧運比賽是一種挑戰(zhàn)運動局限的比賽，人與機器一樣，不能長時間超負荷運動，短跑運動員在100m賽跑中，時間不過是十幾秒，能以最大的速度跑完全程，此時運動員的輸出功率是正常時的數(shù)十倍。在5000m的長跑運動中，運動員不可能長時間超負荷運動，因此長跑運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，認識額定功率和實際功率的概念以及概念的意義。
教師：你對額定功率和實際功率以及平均功率和瞬時功率是怎樣理解的？
①額定功率：指動力機械在長時間正常工作時最大輸出功率。也是機械發(fā)動機銘牌上的標稱值。
額定功率是動力機械重要的性能指標，一個動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。
②實際功率：機械在運行過程中實際輸出的功率是實際功率。
實際功率可以小于額定功率，可以等于其額定功率（稱滿負荷運行），但不能大于額定功率，否則容易將機械損壞。
機車啟動過程中，發(fā)動機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，只有當物體勻速運動時，才等于瞬時功率。
④瞬時功率：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(shè)備上的額定功率都記錄下來，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)進行交流。
教師：（課件展示）
⑴當牽引力F一定時，功率P和速度v之間有什么關(guān)系？
⑵當速度v一定時，牽引力F和功率P之間關(guān)系如何？
⑶當輸出功率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，就必須減小運動速度。課件展示下列關(guān)系：
F一定時，Pv（板書）
據(jù)P=Fv可得v一定時，PF（板書）
P一定時，F(xiàn)（板書）
3。推廣式：P=Fvcos（為力F與瞬時速度v方向間的夾角）
說明：
⑴當F為合外力時，P為合外力做功的功率；當F為某一外力時，P為該力做功的功率；
⑵在汽車等交通工具一類問題中，式中P為發(fā)動機的實際功率，F(xiàn)為發(fā)動機的牽引力，v為汽車的瞬時速度。
4。學(xué)生進行測功率活動。
教師：如何才能知道在某種運動中自己做功的功率呢？請同學(xué)設(shè)計一個測量方案，并進行實際測量。
（激勵積極思考、設(shè)計可行方案，動腦動手，體驗科學(xué)探究實驗方法和感受實驗成果的喜悅。）
預(yù)測學(xué)生的實驗方案可能有：（讓學(xué)生結(jié)合自己的情況來進行設(shè)計實驗）
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)，教師后補充，用實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，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)飛機飛行時所受的阻力與其速度的平方成正比。如果飛機以速度v勻速飛行時其發(fā)動機的功率為P，則飛機以2v的速度勻速飛行時其發(fā)動機的功率為。
3。跳繩是一種健身運動，設(shè)某運動員的質(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】
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是瞬時速度，P是瞬時功率
4。公式P=Fv
①F一定時，Pv
②v一定時，PF
③P一定時，F(xiàn)
【設(shè)計說明】
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)習過程，要通過例題的教學(xué)，使學(xué)生會應(yīng)用基本公式進行計算，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)動機等都有標稱的額定功率，所以對額定功率和實際功率做了簡單介紹，以利于學(xué)生在物理學(xué)習中聯(lián)系生產(chǎn)、生活實際。
3。關(guān)于發(fā)動機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慣，避免簡單地套用公式。
【設(shè)計點評】
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)生的練習中推導(dǎo)出另一公式，再從例題練習中理解瞬時功率、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)計到教學(xué)實踐都體現(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)象和解決實際問題，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)生在課后探究汽車以恒定功率起動的過程，引導(dǎo)有學(xué)習興趣的學(xué)生進一步自主探究，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(shè)計。
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