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人教版 (新课标)必修23.功率教学设计
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这是一份人教版 (新课标)必修23.功率教学设计
一、内容及其解析1、内容：知道功率的概念，并会在实际问题中计算功率。2、解析：通过功率的定义推导功的计算式，并通过练习来强化功率的相关计算公式。二、目标及其解析目标1：理解功率的概念及物理意义。思考1：什么是额定功率和实际功率？目标2：正确理解公式和P=Fvcosθ的物理意义，思考2：什么是瞬时功率和平均功率？三、教学问题诊断分析 学生很难掌握瞬时功率P=Fvcosθ的物理意义和应用四、教学支持条件分析 通过理论联系实际，解决动力机械问题，激发学生的学习兴趣。五、教学过程设计1、教学基本流程回顾功的定义→功率的定义 →功率的计算式→ 平均功率和瞬时功率→额定功率和实际功率→练习、小结。2、教学情景问题1：什么是功率？如何计算平均功率和瞬时功率？⑴功率的定义式：，所求出的功率是时间t内的平均功率。⑵功率的计算式：P=Fvcosθ，其中θ是力与速度间的夹角。该公式有两种用法：①求某一时刻的瞬时功率。这时F是该时刻的作用力大小，v取瞬时值，对应的P为F在该时刻的瞬时功率；②当v为某段位移（时间）内的平均速度时，则要求这段位移（时间）内F必须为恒力，对应的P为F在该段时间内的平均功率。问题2：汽车启动时，以恒定功率加速和以恒定牵引力加速有何不同？①恒定功率的加速。由公式P=Fv和F-f=ma知，由于P恒定，随着v的增大，F必将减小，a也必将减小，汽车做加速度不断减小的加速运动，直到F=f，a=0，这时v达到最大值。可见恒定功率的加速一定不是匀加速。这种加速过程发动机做的功只能用W=Pt计算，不能用W=Fs计算（因为F为变力）。②恒定牵引力的加速。由公式P=Fv和F-f=ma知，由于F恒定，所以a恒定，汽车做匀加速运动，而随着v的增大，P也将不断增大，直到P达到额定功率Pm，功率不能再增大了。这时匀加速运动结束，其最大速度为，此后汽车要想继续加速就只能做恒定功率的变加速运动了。可见恒定牵引力的加速时功率一定不恒定。这种加速过程发动机做的功只能用W=Fs计算，不能用W=Pt计算（因为P为变功率）。例1 汽车发动机的功率为60 kW，汽车的质量为4 t，当它行驶在坡度为0.02的长直公路上时，如图所示，所受阻力为车重的0.1倍(g＝10 m/s2)，求：(1)汽车所能达到的最大速度vm=？(2)若汽车从静止开始以0.6 m/s2的加速度做匀加速直线运动，则此过程能维持多长时间？(3)当汽车匀加速行驶的速度达到最大值时，汽车做功多少？(4)在10 s末汽车的即时功率为多大？分析 由P=F·v可知，汽车在额定功率下行驶，牵引力与速度成反比．当汽车的牵引力与阻力(包括爬坡时克服下滑力)相等时，速度达最大．只有当汽车牵引力不变时，汽车才能匀加速行驶，当F·v=P额时，匀加速运动即告结束，可由W=F·S求出这一阶段汽车做的功．当10 s末时，若汽车仍在匀加速运动，即可由Pt=F·vt求发动机的即时功率．解答 (1)汽车在坡路上行驶，所受阻力由两部分构成，即f＝Kmg＋mgsinα=4000＋800=4800 N．又因为F＝f时，P=f·vm，所以(2)汽车从静止开始，以a=0.6 m/s2，匀加速行驶，由F＝ma，有F′－f－mgsinα＝ma．所以F′＝ma＋Kmg＋mgsinα＝4×103×0.6＋4800＝7.2×103 N．保持这一牵引力，汽车可达到匀加速行驶的最大速度v′m，有由运动学规律可以求出匀加速行驶的时间与位移(3)由W=F·S可求出汽车在匀加速阶段行驶时做功为W＝F·S＝7.2×103×57.82=4.16×105J．(4)当t＝10 s＜13.9 s，说明汽车在10 s末时仍做匀加速行驶，则汽车的即时功率Pt＝F·vt＝F·a·t＝7.2×103×0.6×10＝43.2 kW．六、目标检测1、做功的快慢用 表示，功W跟 的比值叫做 ，用P表示，功率的定义式是 。在国际制单位中，功率的单位是 ，简称 ，符号是 。2、由功率的定义公式P=W/t，结合W= ，可以导出P= ，在F和v同向时公式变为P= 。.3、从P=Fv可以看出，在P一定时，F和v成 比，对汽车等机械而言，在P一定时，要获得较大的牵引力，就要 。配餐作业从下列三组题中任意选择两组题完成，建议选择AB或BCA组题1.质量为m的物体沿光滑斜面由静止开始下滑，斜面的倾角为。当它在竖直方向下降h高度时，重力的即时功率为（ ）A. B. C. D. 2. 汽车在水平路面上行驶，在下列情况下可以断定汽车的牵引功率必保持恒定的是（ ） A. 牵引力恒定 B. 速度与阻力恒定 C. 加速度恒定 D. 加速度与阻力恒定设计意图：基础知识练习B组题1. 起重机用钢丝绳把一个质量为的货物从静止开始起吊，提升的加速度为，头2秒内起重机对货物做的功为多大？这2s内起重机做功的平均功率为多大？2s末起重机做功的即时功率是多大？2. 机车和列车的总质量，机车的功率不变，火车与轨道间的动摩擦因数，空气阻力不计。求： （1）当车速时和车速时火车的加速度； （2）火车的最大速度（g取）。设计意图：提高学生对基础知识的理解、运用能力C组题1. A、B两物体用细绳连着，放在水平地面上，用水平力F拉A物体，使A和B一起以的速度匀速前进，此时细绳的张力T＝20N，现在用水平力只拉A物体使它也以的速度前进，这时的功率为200W，求F的功率应为多大？设计意图：提高部分学生的能力教学反思：
一、内容及其解析1、内容：知道功率的概念，并会在实际问题中计算功率。2、解析：通过功率的定义推导功的计算式，并通过练习来强化功率的相关计算公式。二、目标及其解析目标1：理解功率的概念及物理意义。思考1：什么是额定功率和实际功率？目标2：正确理解公式和P=Fvcosθ的物理意义，思考2：什么是瞬时功率和平均功率？三、教学问题诊断分析 学生很难掌握瞬时功率P=Fvcosθ的物理意义和应用四、教学支持条件分析 通过理论联系实际，解决动力机械问题，激发学生的学习兴趣。五、教学过程设计1、教学基本流程回顾功的定义→功率的定义 →功率的计算式→ 平均功率和瞬时功率→额定功率和实际功率→练习、小结。2、教学情景问题1：什么是功率？如何计算平均功率和瞬时功率？⑴功率的定义式：，所求出的功率是时间t内的平均功率。⑵功率的计算式：P=Fvcosθ，其中θ是力与速度间的夹角。该公式有两种用法：①求某一时刻的瞬时功率。这时F是该时刻的作用力大小，v取瞬时值，对应的P为F在该时刻的瞬时功率；②当v为某段位移（时间）内的平均速度时，则要求这段位移（时间）内F必须为恒力，对应的P为F在该段时间内的平均功率。问题2：汽车启动时，以恒定功率加速和以恒定牵引力加速有何不同？①恒定功率的加速。由公式P=Fv和F-f=ma知，由于P恒定，随着v的增大，F必将减小，a也必将减小，汽车做加速度不断减小的加速运动，直到F=f，a=0，这时v达到最大值。可见恒定功率的加速一定不是匀加速。这种加速过程发动机做的功只能用W=Pt计算，不能用W=Fs计算（因为F为变力）。②恒定牵引力的加速。由公式P=Fv和F-f=ma知，由于F恒定，所以a恒定，汽车做匀加速运动，而随着v的增大，P也将不断增大，直到P达到额定功率Pm，功率不能再增大了。这时匀加速运动结束，其最大速度为，此后汽车要想继续加速就只能做恒定功率的变加速运动了。可见恒定牵引力的加速时功率一定不恒定。这种加速过程发动机做的功只能用W=Fs计算，不能用W=Pt计算（因为P为变功率）。例1 汽车发动机的功率为60 kW，汽车的质量为4 t，当它行驶在坡度为0.02的长直公路上时，如图所示，所受阻力为车重的0.1倍(g＝10 m/s2)，求：(1)汽车所能达到的最大速度vm=？(2)若汽车从静止开始以0.6 m/s2的加速度做匀加速直线运动，则此过程能维持多长时间？(3)当汽车匀加速行驶的速度达到最大值时，汽车做功多少？(4)在10 s末汽车的即时功率为多大？分析 由P=F·v可知，汽车在额定功率下行驶，牵引力与速度成反比．当汽车的牵引力与阻力(包括爬坡时克服下滑力)相等时，速度达最大．只有当汽车牵引力不变时，汽车才能匀加速行驶，当F·v=P额时，匀加速运动即告结束，可由W=F·S求出这一阶段汽车做的功．当10 s末时，若汽车仍在匀加速运动，即可由Pt=F·vt求发动机的即时功率．解答 (1)汽车在坡路上行驶，所受阻力由两部分构成，即f＝Kmg＋mgsinα=4000＋800=4800 N．又因为F＝f时，P=f·vm，所以(2)汽车从静止开始，以a=0.6 m/s2，匀加速行驶，由F＝ma，有F′－f－mgsinα＝ma．所以F′＝ma＋Kmg＋mgsinα＝4×103×0.6＋4800＝7.2×103 N．保持这一牵引力，汽车可达到匀加速行驶的最大速度v′m，有由运动学规律可以求出匀加速行驶的时间与位移(3)由W=F·S可求出汽车在匀加速阶段行驶时做功为W＝F·S＝7.2×103×57.82=4.16×105J．(4)当t＝10 s＜13.9 s，说明汽车在10 s末时仍做匀加速行驶，则汽车的即时功率Pt＝F·vt＝F·a·t＝7.2×103×0.6×10＝43.2 kW．六、目标检测1、做功的快慢用 表示，功W跟 的比值叫做 ，用P表示，功率的定义式是 。在国际制单位中，功率的单位是 ，简称 ，符号是 。2、由功率的定义公式P=W/t，结合W= ，可以导出P= ，在F和v同向时公式变为P= 。.3、从P=Fv可以看出，在P一定时，F和v成 比，对汽车等机械而言，在P一定时，要获得较大的牵引力，就要 。配餐作业从下列三组题中任意选择两组题完成，建议选择AB或BCA组题1.质量为m的物体沿光滑斜面由静止开始下滑，斜面的倾角为。当它在竖直方向下降h高度时，重力的即时功率为（ ）A. B. C. D. 2. 汽车在水平路面上行驶，在下列情况下可以断定汽车的牵引功率必保持恒定的是（ ） A. 牵引力恒定 B. 速度与阻力恒定 C. 加速度恒定 D. 加速度与阻力恒定设计意图：基础知识练习B组题1. 起重机用钢丝绳把一个质量为的货物从静止开始起吊，提升的加速度为，头2秒内起重机对货物做的功为多大？这2s内起重机做功的平均功率为多大？2s末起重机做功的即时功率是多大？2. 机车和列车的总质量，机车的功率不变，火车与轨道间的动摩擦因数，空气阻力不计。求： （1）当车速时和车速时火车的加速度； （2）火车的最大速度（g取）。设计意图：提高学生对基础知识的理解、运用能力C组题1. A、B两物体用细绳连着，放在水平地面上，用水平力F拉A物体，使A和B一起以的速度匀速前进，此时细绳的张力T＝20N，现在用水平力只拉A物体使它也以的速度前进，这时的功率为200W，求F的功率应为多大？设计意图：提高部分学生的能力教学反思：
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