2022年高中物理 功率教案1 新人教版必修1

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1、2022年高中物理 功率教案1 新人教版必修1 (一)引入課題 (二)教學(xué)過程 1、功率 初中同學(xué)們學(xué)習(xí)過功率的有關(guān)知識,都知道功率是用來描述力做功快慢的物理量.我們一起討論一些問題. 力F1對甲物體做功為W1,所用時間為t1;力F2對乙物體做功為W2,所用時間為t2,在下列條件下,哪個力做功快? A.W1=W2,t1>t2; B.W1=W2,t1<t2; C.W1>W(wǎng)2,t1=t2; D.W1<W2,t1=t2. 上述條件下,哪個力做功快的問題學(xué)生都能作出判斷,其實都是根據(jù)W/t這一比值進行分析判斷的.讓學(xué)生把這個意思說出來,然后總結(jié)并板書如下: 功率是描述做功快慢

2、的物理量. 功和完成這些功所用的時間之比,叫做功率.如果用W表示功,t表示完成這些功所用的時間,P表示功率,則: P=W/t 明確告訴學(xué)生上式即為功率的定義式,然后說明P的單位,W用J、t用s作單位,P的單位為J/s,稱為瓦特,符號為W.最后分析并說明功率是標量. 接下來著重說明,功率的大小與單位時間內(nèi)力所做的功為等值. 至此,再將功的定義式與速度v的定義式作類比,使學(xué)生理解,雖然研究的是不同性質(zhì)的問題,但是研究方法是相同的(同時也為后面講瞬時功率做了些準備).然后提出問題,與學(xué)生一起討論功率的物理意義. 上一節(jié)我們講了功的概念、功的公式之后,經(jīng)過分析和討論,對功的物理意義已有所了

3、解.誰能復(fù)述一下? 在學(xué)生說出做功過程是能量轉(zhuǎn)化過程之后,立即啟發(fā):那么做功快慢恰能表明能量轉(zhuǎn)化的快慢嗎?因此,應(yīng)該將功率理解為是描述做功過程中能量轉(zhuǎn)化快慢的物理量,并將這一認識進行板書. 2、平均功率與瞬時功率 舉例:一個質(zhì)量是1.0kg的物體,從地面上方20m高處開始做自由落體運動,第1s時間內(nèi)下落的位移是多少?(與學(xué)生一塊算出是5m,g取10m/s2)這1s內(nèi)重力對物體做多少功?(與學(xué)生一起算出W1=50J)第2s時間內(nèi)物體下落的位移是多少?(15m)這1s內(nèi)重力對物體做多少功?(W2=150J)前1s和后1s重力對物體做功的功率各是多大?(P1=50W,P2=150W)這2s時間

4、內(nèi)重力對物體做功的功率是多大?(P=100W) 指出即使是同一個力對物體做功,在不同時間內(nèi)做功的功率也可能是有變化的.因而,用P=W/t求得的功率只能反映t時間內(nèi)做功的快慢,只具有平均的意義.板書如下: (1)平均功率: P=W/t (2)瞬時功率 為了比較細致地表示出每時每刻的做功快慢,引入了瞬時功率的概念,即瞬時功率是表示某個瞬時做功快慢的物理量. 提出瞬時功率如何計算的問題后,作如下推導(dǎo): 一段較短時間內(nèi)的平均功率可以寫成如下公式: P=W/t=W = F·s/ t, 而s/t=v 所以:P= F·v 當t值足夠小時,v就表示某一時刻的瞬時速度,所

5、以這時P就表示該時刻的瞬時功率. 因此 P=F·v 就是瞬時功率計算公式 討論: ①如果作用于物體上的力F為恒力,且物體以速度v勻速運動,則力對物體做功的功率保持不變.此情況下,任意一段時間內(nèi)的平均功率與任一瞬時的瞬時功率都是相同的. ②很多動力機器通常有一個額定功率,且通常使其在額定功率狀態(tài)工作(如汽車),根P=Fv可知: 當路面阻力較小時,牽引力F也小,v可以大,即汽車可以跑得快些; 當路面阻力較大,或爬坡時,需要比較大的牽引力,v必須小.這就是爬坡時汽車換低速擋的道理. ③如果動力機器原來在遠小于額定功率的條件下工作,例如汽車剛剛起動后的一段時間內(nèi),速度逐

6、漸增大過程中,牽引力仍可增大,即F和v可以同時增大,但是這一情況應(yīng)以二者乘積等于額定功率為限度,即當Fv=P額.以后,這種情況不可能實現(xiàn). 應(yīng)用公式P=Fv計算m=1kg的物體做自由落體運動中下落1s末和2s末的瞬時功率. 由v1=10m/s按公式求得P1=100J;由v2=20m/s按公式求得P2=200J. 根據(jù)上述結(jié)果啟發(fā)學(xué)生思考瞬時功率的物理意義.最后指出,此題中是重力對物體做功,使重力勢能逐漸向動能轉(zhuǎn)化.隨著時間的延續(xù),重力勢能向動能轉(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A的質(zhì)量m=5kg,在F=10N的水平拉力作用下從靜止開始向右運動,位移為s=3

7、6m時撤去拉力F.求:在下述兩種條件下,力F對物體做功的平均功率各是多大?(取g=10m/s2) (1)設(shè)水平面光滑; (2)設(shè)物體與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0.15. 解答過程可分為三個階段: ①讓學(xué)生計算力F在36m位移中所做的功,強調(diào)功只由F和s這兩個要素決定,與其它因素?zé)o關(guān),因而兩種情況下力F做的功相同,均為W=360J. ②由同學(xué)計算這兩次做功所用的時間.用牛頓第二定律求出: 分別求出t1=6s,t2=12s. ③用功率的定義式即平均功率的計算公式求得P1=60W,P2=30W. 如果有的同學(xué)用公式vt2=2αs分別求出每次的末速度,再用公式: 例2、

8、如圖2所示,位于水平面上的物體A,在斜向上的恒定拉力作用下,正以v=2m/s的速度向右做勻速直線運動.已知F的大小為100N,方向與速度v的夾角為37°,求: (1)拉力F對物體做功的功率是多大? (2)物體向右運動10s的過程中,拉力F對它做多少功?(sin37°=0.6,cos37°=0.8) 通過此例題的解答,讓學(xué)生掌握功率的計算公式P=Fvcosα,并提醒學(xué)生,不要認為F與v總是在同一直線上;并且知道,在功率已知的條件下,可以用W=P·t計算一段時間內(nèi)力所做的功.第(1)問的結(jié)果為P=160W;第(2)問的結(jié)果為W=1600J. 例3、課本p.139上的例題,注意區(qū)分幾個概念. (三)課堂小結(jié) 1、我們講了功率概念之后,得到了兩個公式,定義式P=W/t和瞬時功率的公式P=F·v. 2、公式P=W/t中的t趨近于零時,P即為瞬時功率.不過此公式主要用來計算平均功率.公式P=Fv中,當v為瞬時速度時,P即為瞬時功率;當v用平均速度時,也可計算平均功率.當然要注意所對應(yīng)的時間段. 說明:

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