高中物理人教版 (新课标)必修23.功率教案设计

功率

一、   教学任务分析：

功率这节课是高中阶段关于功的内容的延伸，功率基本内容初中已学过，在高中重点对于功率的物理意义进一步深化。学习中可根据学生实际情况适当作些扩充加深．教材要求区分平均功率和瞬时功率，机械的额定功率和实际功率。学好本节课为今后学习用电器功率、电源的功率等内容打下基础。并且有较为深远的社会意义。

学习功率的内容需要以功知识为基础，明确计算功的大小的公式。

通过建筑工地上运送砖的两种不同的方法短片的播放，同样作功的情况下两个工人区别是因为作功快慢不同。引出功率的概念。让学生计算一下两个工人作功快慢的具体差异。从观察生活与实验中现象入手，使学生可以归纳功率的基本概念理解功率的物理意义。

通过引导学生分析功率的计算中的，使学生知道如何计算功率，认识平均功率和瞬时功率等物理量的区别和联系，在引入机械的功率的过程中，使学生体验学以至用，在分析各种机器的功率在运动情况的过程中感受“归纳推理”，在研究汽车在启动后的速度变化过程中感受机械功率是如何变化？“实验探究”的方法，培养学生的观察分析、比较判断、推理归纳等能力。

二、教学目标

1．知识与技能

（1） 知道功率是描述做功快慢的物理量。

（2） 理解功率的公式P = 、P = F 和P = F v的物理意义和相互间的关系。

 (3 )   理解额定功率和实际功率。

2．过程与方法

（1）通过研究作功的快慢、引出功率的过程，感受“从简单入手、逐步深入”的科学研究方法。

（2）通过对功率计算公式在实际事例中应用的讨论，感受“观察分析、比较判断、推理归纳”的科学探究方法。

3．情感、态度价值观

（1）通过观察生活事例，了解实际应用，归纳物理概念，激发乐于科学探究的情感。

（2）通过探究功率的物理意义和计算规律，体验实事求是的科学态度和严谨认真的科学作风。

三、教学重点与难点

重点：功率的概念和功率的物理意义。如果学生能懂得做功快慢表示的是能量转化的快慢，自然能感悟出功率实际上是描述能量转化快慢的物理量并且能够计算。

难点：瞬时功率的概念。学生往往认为，在某瞬时物体没有位移就没有做功问题，更谈不上功率了。如果学生没有认识到功率是描述能量转化快慢的物理量，这个难点就不易突破，因此，在前面讲清楚功率的物理意义很有必要，它是理解瞬时功率概念和物理意义的基础

四、教学资源

1．物理实验

（1）演示：

① 研究功率的定义短片，

② 机械铭牌展示，探究机械的功率。

（2）学生小实验：把木块快速举高和慢慢举起。感受作功快慢。

2.信息交流：

交互课件：功率大小不同的flash课件，电影短片。

五、教学设计思路

本设计包括功率的概念及物理意义、功率的计算、平均功率和瞬时功率、额定功率和实际功率以及关于机器功率在实际生活中的应用等内容。

本设计的基本思路是：从生活现象观察和学生实验入手，在引导学生归纳概括功率的概念和物理意义，由功的计算得出如何求解功率的一般公式，以课本中的实例为研究对象，通过分析讨论，得出平均功率、瞬时功率特点和物理意义，再应用简单学生实验得出机械功率的额定功率实际功率。

本设计要突出的重点是：功率的概念、功率的物理意义是本节的重点内容之一。解决方法是：通过引导学生观察作功的快慢来得出功率的概念，理解功率的物理意义，应用计算功的知识进行分析讨论。推得功率的计算公式。

本设计要突破的难点是：（1）瞬时功率的概念学生较难理解。（2）关于额定功率和实际功率的认识也比较困难。方法是：（1）以实际的实例来定量化，通过学生自行对实例的解决判断，就可明确功率是描述能量转化快慢的物理量，运用速度的概念来类比功率，把平均速度与瞬时速度来类比出平均功率、瞬时功率。（2）以人身体本身作为一精密机械来讨论机械的额定功率和实际功率的区别和联系。比较分析机械的功率。本设计强调问题讨论、推理判断、教师指导等多种教学策略的应用，强调通过学生主动参与，培养其分析推理、比较判断、类比归纳的能力，使之感受“实验探究”“类比”、“归纳推理”等科学方法；感悟功率的学习价值和意义的，提高探究学习的兴趣。本节课的教学要鼓励学生主动参与、相互合作，在概念形成过程中，让学生感受到分析、比较、归纳、类比、推广实践等科学方法的应用。

完成本设计的内容约需1课时。

六、教学流程

1．教学流程图

2．流程图说明

情景  影片播放观察实践

播放建筑工地运送砖块的作功快慢，启发学生理解功率概念。

学生活动I  交流讨论

请学生通过交流、讨论，用物理语言来描述影片中作功快慢，得出功率的概念。

学生活动II  定量分析讨论课本中关于人和起重机作功快慢。

在此基础上进而要求让学生尝试定量计算功率的数值。得出功率的计算公式。

学生活动III  计算平均功率和瞬时功率，计算功率的两个公式的比较。

分组交互任务完成后，利用黑板将计算结果进行提交，以便进行全班交流。

学生活动IV  类比分清额定功率与实际功率

结合开汽车的有关知识，了解发动机的功率类比引入机械功率的应用。

学生活动V  总结

通过学生对本节课的梳理搭建出该课的知识脉络，自主形成关于本节课的知识结构，激发学生的学习兴趣，巩固本节课学习的内容。

3．教学的主要环节  本设计可分为四个主要的教学环节。

第一环节，通过现象观察与实践体验，归纳得出功率的概念。

第二环节，通过利用功的计算推论得出功率的计算公式，并且运用公式计算功率。

第三环节，通过对于功率物理意义的深入掌握，深化对平均功率瞬时功率的理解。

第四环节，对于机械功率的运用明确额定功率和实际功率。

七、教案示例

（一）引入

1、学生活动

播放工地上工人搬运砖的影片，请学生通过交流、讨论，用物理语言来描述动影片中工人作功的异同点。

2、导入新课

在学生讲解辨析的基础上，启发学生能否用物理语言（物理量）来表述作功快慢。引出功率的定义。

通过设问：怎么样来求解功率的大小呢？

比较以下情况中人和起重机做的功的快慢。

一个人在1分钟之内将质量为20kg的箱子提升到5m处。起重机在20s内将质量为1t 的货物提高10m, 谁做功快 ? 快多少倍 ?

请学生自己定量计算课本中的比较人和起重机的功率例题，再作进一步思考。得出功率的公式。

功率 (power)的定义：功 W 跟完成这些功所用时间 t 的比值，叫做功率。

功率用 P =

在 SI 制中功率的 单位是 w （瓦特）。功率的国际单位是瓦特，简称瓦(w)，由功率的定义易知： 1w =1J/s其它功率单位有千瓦(KW)，马力(hp)等，

其换算关系为：1kw＝1000w，       1hp＝735w

（二）学生练习：功率的计算

1、直接用功率的定义计算：

例1：苹果的质量为100g在空中下落，过了1s时间，则苹果重力的功率是多少？过了2s的时间，重力的功率又将是多少？

设问：在1s时间内的功率与2s时间里的重力功率是否相同？

2、学生讨论：

通过对苹果落地的重力功率的定量分析，得出重力作功的快慢会发生变化。

（三）类比：引入平均功率和瞬时功率

对于速度的分析过程中为了描述物体运动的快慢，引入了平均速度和瞬时速度分别表示一段时间的快慢和一个时刻的快慢，启发学生应用类比的方法，根据功率的物理意义，联系速度中有关知识，通过交流、讨论、教师讲解，得出即使是同一个力对物体做功，在不同时间内做功的功率也可能是有变化的。要描述一段时间功率是该段时间内的平均功率。若为一个时刻的功率则为瞬时功率。

设问：平均功率与瞬时功率如何去求解？ 

(1)        平均功率：有两种方式求解。

计算：用P＝ 求得的功率只能反映t时间内做功的快慢，只具有平均的意义。

用P＝ 与   W=Fs,  可得P=Fv（注意：这里的 F 应是沿速度v方向上的作用力）当为平均速度时 求出P 为平均功率。

(2)瞬时功率：为了比较细致地表示出每时每刻的做功快慢，引入了瞬时功率的概念，即瞬时功率是表示某个瞬时做功快慢的物理量。

计算： P=Fv中 是某时刻或者某位置的瞬时速度 则P求得该时刻该位置的瞬时速度。

练习：

一举重运动员在抓举过程中将m的杠铃提起高度为 h, 所用的时间是 t 。这一过程中举杠铃的平均功率如何求? 根据你的观察，运动员在什么时刻对杠铃做功的瞬时功率最大 ?   

（四）探究机械功率 ：

1、自主探究机械的铭牌功率

观察机械的铭牌并且辨认功率。说明是什么功率。

归纳得出：额定功率与实际功率

（1）额定功率是发动机正常工作时的最大功率，通常都在铭牌上标明．机器工作时，必须受额定功率的限制，这是基本的原则．

（2）发动机实际的输出功率（即实际功率）可以小于额定功率，但不允许长时间超过额定功率．

由学生总结：当机械功率不变时机械的牵引力与位移有怎么样的关系？

在实际中，发动机在额定功率下运行，运用P=Fv ，当 P不变—→v↑F↓—→v↓F↑的道理， F与 v 成反比关系。例如汽车在平路上开行时 , 可以有较大的速度； 在上坡时，因为需要较大的力，就要减小速度。

2、用实际经验来论证汽车行时中的功率问题

讨论：汽车的行驶中，如图 是轿车中用于改变车速的排挡。手推杆到不同位置 , 可获得不同的运行速度，从 "1~5" 逐挡速度增大R是倒车挡。试问起步或上桥时变速杆应分别推至哪一挡 ?

扩展与应用：一台起重机以 Fl = 2.1 × 103N 的牵引力 , 将质量 m = 200kg 的货物从静止起匀加速竖直向上提升 , 经过一段时间,  速度达到2m/s。如果该起重机的额定输出功率是 5×103 W (g 取 10 m/s2) , 求：

(1) 在此过程中起重机的平均功率。

(2) 在此过程中起重机的最大瞬时功率。

(3) 货物匀速上升的速度是多大 ?

分析：要求平均功率和瞬时功率 ，必须明确所指的是哪一段时间内 ( 或位移内 ) 的平均功率和哪一时刻( 或位置)的瞬时功率。

本题第 (1) 问求的是货物速度从 0~2m/s 这段时间内的平均功率。由于货物在提升过程中做初速为零的匀加速直线运动，因此 v = = 1m/s。

第 (2) 问实际上是求速度达到 2m/s 时刻的瞬时功率。

第 (3) 问要求货物匀速上升的速度 , 就必须先求出此时的牵引力。根据物体平衡条件，这时的牵引力是F2 = mg = 200 × 10 N = 2 × 103N，从而可以求出提升货物的速度。

解答：（1）P = F1v = F1×= 2.1×10×1W = 2.1×103W

（2）Pt =F1v t = 2.l × 103 × 2W = 4.2 × 103 W 

（3） 由于 P额 =F2 v，  v= = m/s=2.5m/s

（五）总结：

    由学生自行把该节课的内容归纳。主要是针对功率的定义，功率的计算，平均功率瞬时功率，机械的额定功率、实际功率等内容，明确了这些后，帮助我们正确使用机械指导实际生活。

（六）布置作业：（略）