高中物理 第1章 第3節(jié) 功率教案 魯科版必修2（通用）

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1、功率 【內(nèi)容與地位】 本節(jié)為《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》共同必修模塊“物理2”中第一個(gè)二級(jí)主題“機(jī)械能和能源”中所涉及到的內(nèi)容。內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)中這節(jié)有關(guān)的條目是：“理解功和功率，關(guān)心生活和生產(chǎn)中常見(jiàn)機(jī)械功率的大小及其意義?！? 功率的概念來(lái)源于生產(chǎn)和生活，功率的知識(shí)是機(jī)械功概念的進(jìn)一步延伸，在生產(chǎn)和生活實(shí)際中應(yīng)用的例子很多很廣，而且功率與力、功率與速度的關(guān)系又是聯(lián)系實(shí)際生活和科學(xué)實(shí)踐的紐帶，教學(xué)中可充分利用這一優(yōu)勢(shì)，使抽象的物理概念變得富有實(shí)際意義。發(fā)展學(xué)生應(yīng)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題能力，樹(shù)立正確的價(jià)值觀(guān)。本節(jié)的教學(xué)重點(diǎn)是使學(xué)生確切地理解功率的概念，會(huì)進(jìn)行功率的計(jì)算；會(huì)利用功率與力、功率與速度的關(guān)系P=

2、F·v分析汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)功率一定時(shí)，牽引力和速度的關(guān)系；嘗試自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，測(cè)量人在某種運(yùn)動(dòng)中的功率。例題的教學(xué)不僅可以使學(xué)生學(xué)會(huì)應(yīng)用基本公式進(jìn)行計(jì)算，而且可以增進(jìn)學(xué)生對(duì)平均功率和瞬時(shí)功率的理解；機(jī)動(dòng)車(chē)起動(dòng)問(wèn)題的分析過(guò)程有利于學(xué)生養(yǎng)成分析物理過(guò)程的習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，綜合運(yùn)用動(dòng)力學(xué)知識(shí)和功率概念分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，避免簡(jiǎn)單地套用公式；在建立“功率”概念中，讓學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)物理研究方法，體會(huì)用比值方法來(lái)建立新的物理概念，使學(xué)生學(xué)會(huì)思考問(wèn)題；通過(guò)充分利用書(shū)中的插圖以及聯(lián)系生活中實(shí)例的教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)物理與社會(huì)生活的密切聯(lián)系，可以讓學(xué)生感受生活中物理無(wú)處不在，無(wú)時(shí)不在影響我們的生活，從而激

3、發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣；通過(guò)學(xué)生設(shè)計(jì)測(cè)量人的做功功率的實(shí)驗(yàn)，達(dá)到學(xué)以致用的目的，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題能力。 【教學(xué)目標(biāo)】 知識(shí)和技能 1．知道功率的物理意義、定義式、單位。 2．理解功率的導(dǎo)出式P=F·v的物理意義，并掌握其用法，會(huì)利用功率的兩個(gè)公式來(lái)解釋現(xiàn)象和進(jìn)行計(jì)算。 3．理解平均功率和瞬時(shí)功率，了解平均功率、瞬時(shí)功率、額定功率、實(shí)際功率的區(qū)別與聯(lián)系。 過(guò)程和方法 1．通過(guò)實(shí)例體驗(yàn)功率概念的形成過(guò)程及功率的實(shí)際意義，通過(guò)功率的定義過(guò)程，體會(huì)應(yīng)用比值方法建立物理概念的方法。 2．學(xué)會(huì)求解各種不同的功率。 3．運(yùn)用功率的不同表達(dá)式分析和解決動(dòng)力機(jī)械的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。 情

4、感態(tài)度與價(jià)值觀(guān) 1．使學(xué)生養(yǎng)成具體問(wèn)題具體分析和嚴(yán)密思維的習(xí)慣。 2．提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、解決實(shí)際問(wèn)題的能力。 3．培養(yǎng)學(xué)生敢于發(fā)表自己觀(guān)點(diǎn)、善于合作的良好習(xí)慣。 【教學(xué)重點(diǎn)】 1．理解功率的概念。 2．知道功率的種類(lèi)及其計(jì)算。 【教學(xué)難點(diǎn)】 1．功率的表達(dá)式P=F·v的物理意義和運(yùn)用。 2．瞬時(shí)功率和平均功率的計(jì)算。 【教學(xué)時(shí)數(shù)】 1課時(shí) 【教學(xué)器材】 投影儀、投影片、錄象資料、CAI課件等 【教學(xué)過(guò)程】 新課導(dǎo)入 教師：人們?cè)谏a(chǎn)、生活和工作中使用了大量的機(jī)械來(lái)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(qǐng)舉例說(shuō)明。 （引發(fā)學(xué)生思考，讓

5、學(xué)生從身邊生活尋找做功快慢的事例，并思考機(jī)械與人或畜力做功快慢的差異。） 預(yù)測(cè)學(xué)生所舉事例可能有： 1、人上高樓（如8層樓）時(shí)，乘電梯比走路要快得多； 2、拖拉機(jī)耕地比牛耕地要快得多； 3、挖土機(jī)與人，要完成相同的挖土任務(wù)，人花的時(shí)間要長(zhǎng)得多； 4、從水井里提水，使用抽水機(jī)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(huì)功率與生活、生產(chǎn)息息相關(guān)，無(wú)處不在，研究功率具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，并引導(dǎo)學(xué)生注意觀(guān)察身邊物理現(xiàn)象，體會(huì)到物理知識(shí)就在我們身邊，感悟物理規(guī)律研究的價(jià)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(jī)械或人，其做功的

6、快慢是不同的。 （分析一些生產(chǎn)事例、工作場(chǎng)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(guò)多媒體手段更生動(dòng)地展示這些畫(huà)面和情景，使學(xué)生對(duì)做功快慢的情形有更為形象和具體的認(rèn)識(shí)，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(yùn)到三樓， 方式一：搬運(yùn)工分批搬運(yùn)，需時(shí)間3h 方式二：用一臺(tái)起重機(jī)提升，需時(shí)1min 方式三：用另一臺(tái)起重機(jī)提升，需時(shí)30 s 上述三種情況下，把貨物由地面運(yùn)到三樓時(shí)，請(qǐng)思考以下問(wèn)題： 1、用不同的方式，對(duì)貨物所做的功是否相同？ 2、所用時(shí)間不同，三種方式中做功的快慢是否相同？ 結(jié)論：對(duì)重物所

7、做的功相同，但所用時(shí)間不同，說(shuō)明做功快慢不同。 說(shuō)明：通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生分析有關(guān)事例，形成初步共識(shí)：人們選用機(jī)械來(lái)做功時(shí)，不僅要考慮做功多少，還要考慮機(jī)械做功的快慢。如挖掘機(jī)做功比人快；大卡車(chē)比拖拉機(jī)做功快；拖拉機(jī)耕地比牛耕地要快；起重吊車(chē)比搬運(yùn)工人做功快；抽水機(jī)比轆轤提水快，等等。研究做功的快慢有著重要的實(shí)際意義。通過(guò)實(shí)際問(wèn)題讓學(xué)生感性地認(rèn)識(shí)做功的快慢。 教師：不同的機(jī)器或物體做功有快有慢，如何來(lái)衡量做功的快慢呢？請(qǐng)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(cè)學(xué)生可能有以下認(rèn)識(shí)： 1、選擇相同時(shí)間，比較做功多少

8、，做功多的，做功就快； 2、選擇做相同的功，比較做功的時(shí)間長(zhǎng)短，時(shí)間長(zhǎng)的，做功就慢； 3、類(lèi)比“速度”的定義方法，用做功和完成這些功所花的時(shí)間的比值來(lái)定義“功率”； 4、…… 說(shuō)明：對(duì)學(xué)生提出的各種方案可能有問(wèn)題或不完整，教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生在交流中補(bǔ)充完善自己的認(rèn)識(shí)。 教學(xué)中注意引導(dǎo)學(xué)生類(lèi)比如“速度”、“加速度”概念的定義方法，體會(huì)比值法定義功率概念。 新課推進(jìn) 一、功率的含義 1．定義：功W與完成這些功所用時(shí)間t的比值叫做功率。 （板書(shū)） 2．定義式：P=W/ t （板書(shū)） 3．物理意義：表示物體做功快慢的物理量。 （板書(shū)） 4．單位：（板書(shū)）教師請(qǐng)一位同

9、學(xué)正確地說(shuō)出定義式中各個(gè)字母所表示的物理量及其單位。 國(guó)際單位：瓦特（w），常用單位：千瓦（kw）或焦耳/秒（J/s）（板書(shū)） W→功→單位：焦耳（J） ｔ→做功所用時(shí)間→單位：秒(s) 換算關(guān)系：１kw = 1000 w１w=１J/s（板書(shū)） 說(shuō)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(jìn)一步揭示和表述被探究對(duì)象的某些物理性質(zhì)及變化規(guī)律，像我們已經(jīng)研究過(guò)的速度、加速度等物理量就是用這種方法來(lái)定義的。 5. 功率是標(biāo)量，功率表示做功過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化的快慢。（板書(shū)） 6. 討論與交流： 小實(shí)驗(yàn)：把一段粉筆放在書(shū)的封面上，打開(kāi)書(shū)的封面形成一個(gè)斜面

10、，并使粉筆開(kāi)始下滑。請(qǐng)同學(xué)仔細(xì)分析一下，在下滑的過(guò)程中粉筆共受到幾個(gè)力的作用？哪些力做正功？哪些力做負(fù)功？哪些力不做功？如果斜面的傾角增大，情況會(huì)有什么變化？?jī)A角增大時(shí)，功率是否也增大？ 提示： （1）比較不同傾角時(shí)的功率，應(yīng)注意粉筆開(kāi)始下滑處的高度應(yīng)相同。討論功率時(shí)須指明哪個(gè)力的功率。 （2）實(shí)驗(yàn)的分析討論，要注意所分析的是某個(gè)力的平均功率。注意引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行受力分析、做功分析，可利用功率的定義式，在理論上進(jìn)行推演，使思維更加嚴(yán)密。 7. 一些常見(jiàn)機(jī)械做功功率 （1）汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)5×104 W～15×104 W? （2）摩托車(chē)約2×103 W （3）噴氣客機(jī)約2×108

11、W? （4）人心臟跳動(dòng)的功率1.5W左右 （5）火箭的發(fā)動(dòng)機(jī)約1×1013 W? （6）萬(wàn)噸巨輪106W以上 （7）藍(lán)鯨游動(dòng)的功率可達(dá)350kW （8）人的平均功率約1×102 W （9）優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員短時(shí)間內(nèi)的功率可達(dá)1000W 二、功率P與力F、速度v的關(guān)系 （板書(shū)） 1. 功率與力、速度的關(guān)系推導(dǎo) （板書(shū)） 教師：一部汽車(chē)載重時(shí)和空車(chē)時(shí)，在公路上以相同的速度行駛，試討論這兩種情況下汽車(chē)的輸出功率是否相同？為什么？ 預(yù)測(cè)學(xué)生的回答可能有： （1）載重汽車(chē)與地摩擦力較大，牽引力也大，由于行駛速度一樣，故相同時(shí)間內(nèi)，載重車(chē)的牽引

12、力做功較多，所以載重汽車(chē)的輸出功率較大； （2）載重汽車(chē)行駛得比空車(chē)慢，因此功率較??； （3）載重汽車(chē)比空車(chē)費(fèi)力，因此載重車(chē)的輸出功率較空車(chē)時(shí)要大些； （4）…… 說(shuō)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(huì)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(rèn)識(shí)。得出正確的答案(1)。 接著，教師引導(dǎo)學(xué)生思考，如何計(jì)算牽引力的功率。（讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)和功率定義式進(jìn)行推演，培養(yǎng)良好的科學(xué)思維能力和思維習(xí)慣） 教師：某汽車(chē)在平直公路上做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，已知其牽引力大小為F，運(yùn)行速度為v，試求此時(shí)汽車(chē)牽引力F的功率為多少？

13、 （注意引發(fā)學(xué)生思考解決問(wèn)題的思路，應(yīng)用功和功率的定義式進(jìn)行分析和推導(dǎo)。） 2.公式：P=Fv （F與位移s或v同方向）（板書(shū)） 即力F的功率等于力F和物體運(yùn)動(dòng)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(shí)間ｔ內(nèi)的平均速度，代入公式P=F v求出的功率是F在時(shí)間ｔ內(nèi)的平均功率；如果ｔ取得足夠小，則v表示瞬時(shí)速度，此時(shí)由Ｐ＝Fv求得的功率就是F在該時(shí)刻的瞬時(shí)功率。即當(dāng)v為平均速度時(shí)，求得的功率就是平均功率，v為瞬時(shí)速度時(shí)，求得的功率就是瞬時(shí)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(shū)）

14、P=Fv v是瞬時(shí)速度，P是瞬時(shí)功率（板書(shū)） 說(shuō)明：如果物體做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，由于瞬時(shí)速度與平均速度相等，故此時(shí)平均功率等于瞬時(shí)功率。 教師：汽車(chē)以額定功率在平直公路行駛時(shí)，若前方遇到了一段較陡的上坡路段，汽車(chē)司機(jī)要做好什么調(diào)整，才能確保汽車(chē)駛到坡頂？為什么？ 預(yù)測(cè)學(xué)生的回答可能有： （1）加大油門(mén)，汽車(chē)可順利行駛到達(dá)坡頂。 （2）汽車(chē)要換檔，才能順利行駛到達(dá)坡頂。 （3）…… 師生共同分析： （1） 根據(jù)P=Fv知，汽車(chē)以額定功率行駛，因遇上坡路段，汽車(chē)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(mén)，只會(huì)增加發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率（超過(guò)額定功率），發(fā)動(dòng)機(jī)將因超負(fù)荷

15、而過(guò)熱損壞。 （2） 這是一種正確的操作方式，當(dāng)司機(jī)將發(fā)動(dòng)機(jī)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(chē)便可順利上坡。 教師根據(jù)課堂需要還可以提出一些問(wèn)題讓學(xué)生進(jìn)一步討論，如： （1）汽車(chē)上坡的時(shí)候，司機(jī)常用換擋的方法來(lái)減小速度，為什么？ （汽車(chē)上坡的時(shí)候，司機(jī)常用換擋的方法來(lái)減小速度，來(lái)得到較大的牽引力。） （2）汽車(chē)上坡時(shí)，要保持速度不變，應(yīng)如何做？ （汽車(chē)上坡時(shí)，要保持速度不變，就必須加大油門(mén)，增大輸出功率來(lái)得到較大的牽引力。） （3）起重機(jī)在豎直方向勻速吊起某一重物時(shí)，為什么發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率越大，起吊速度就越大？ （起重機(jī)在豎直方向勻速吊起某一重物時(shí)

16、，由于牽引力與重物的重力相等，即牽引力保持不變，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的功率越大，起吊的速度就越大。） 思考：汽車(chē)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(shí)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(shí)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(chē)做功那樣快呢？汽車(chē)做功能否像飛機(jī)做功那樣快呢？人如果做功過(guò)快，會(huì)產(chǎn)生什么后果呢？汽車(chē)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生什么后果呢？ （人做功過(guò)快，會(huì)引起疲勞、甚至受傷、生病等，汽車(chē)超負(fù)荷工作會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)熄火或燒毀。） 教師：奧運(yùn)長(zhǎng)

17、跑運(yùn)動(dòng)員能否用100m短跑的速度來(lái)完成5000m的賽跑路程呢？為什么？ （奧運(yùn)比賽是一種挑戰(zhàn)運(yùn)動(dòng)局限的比賽，人與機(jī)器一樣，不能長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)動(dòng)，短跑運(yùn)動(dòng)員在100m賽跑中，時(shí)間不過(guò)是十幾秒，能以最大的速度跑完全程，此時(shí)運(yùn)動(dòng)員的輸出功率是正常時(shí)的數(shù)十倍。在5000m的長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)中，運(yùn)動(dòng)員不可能長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)動(dòng)，因此長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員不可能一直保持百米賽跑那樣的速度。） 說(shuō)明：讓學(xué)生通過(guò)思考自己身邊所熟悉的問(wèn)題，認(rèn)識(shí)額定功率和實(shí)際功率的概念以及概念的意義。 教師：你對(duì)“額定功率和實(shí)際功率以及平均功率和瞬時(shí)功率”是怎樣理解的？ ① 額定功率：指動(dòng)力機(jī)械在長(zhǎng)時(shí)間正常工作時(shí)最大輸出功率。也是機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)銘牌

18、上的標(biāo)稱(chēng)值。 額定功率是動(dòng)力機(jī)械重要的性能指標(biāo)，一個(gè)動(dòng)力機(jī)械的額定功率是一定的，機(jī)器不一定都在額定功率下工作。 ②實(shí)際功率：機(jī)械在運(yùn)行過(guò)程中實(shí)際輸出的功率是實(shí)際功率。 實(shí)際功率可以小于額定功率，可以等于其額定功率（稱(chēng)滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行），但不能大于額定功率，否則容易將機(jī)械損壞。 機(jī)車(chē)啟動(dòng)過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)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(dāng)物體勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，才等于瞬時(shí)功率。 ④瞬時(shí)功率：物體在某一時(shí)刻的功率叫做瞬時(shí)功率。通常用P=Fv表示，必須注意F、v與P的同時(shí)性。 很多機(jī)械的銘牌上都標(biāo)有

19、這臺(tái)機(jī)器的額定功率，請(qǐng)同學(xué)將家里的電器設(shè)備上的額定功率都記錄下來(lái)，計(jì)算家里的每部機(jī)器每天要做多少功？要消耗多少電能？哪一部機(jī)器最耗電？并與同學(xué)進(jìn)行交流。 教師：（課件展示） （1）當(dāng)牽引力F一定時(shí)，功率P和速度v之間有什么關(guān)系？ （2）當(dāng)速度v一定時(shí)，牽引力F和功率P之間關(guān)系如何？ （3）當(dāng)輸出功率P一定時(shí)，牽引力F和速度v之間有什么關(guān)系？ 根據(jù)公式P =F v可知，物體的運(yùn)動(dòng)速度v與牽引力F成反比，如果汽車(chē)需要較大的牽引力，就必須減小運(yùn)動(dòng)速度。課件展示下列關(guān)系： F一定時(shí)，P∝v （板書(shū)） 據(jù)P=Fv可得 v一定時(shí)，P∝F （板書(shū)） P一定時(shí)，F(xiàn)∝ （板書(shū)） 3.推廣

20、式：P=Fvcosα （α為力F與瞬時(shí)速度v方向間的夾角） 說(shuō)明： （1）當(dāng)F為合外力時(shí)，P為合外力做功的功率；當(dāng)F為某一外力時(shí)，P為該力做功的功率； （2）在汽車(chē)等交通工具一類(lèi)問(wèn)題中，式中P為發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率，F(xiàn)為發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力，v為汽車(chē)的瞬時(shí)速度。 4．學(xué)生進(jìn)行測(cè)功率活動(dòng)。 教師：如何才能知道在某種運(yùn)動(dòng)中自己做功的功率呢？請(qǐng)同學(xué)設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量方案，并進(jìn)行實(shí)際測(cè)量。 （激勵(lì)積極思考、設(shè)計(jì)可行方案，動(dòng)腦動(dòng)手，體驗(yàn)科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)方法和感受實(shí)驗(yàn)成果的喜悅。） 預(yù)測(cè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案可能有：（讓學(xué)生結(jié)合自己的情況來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)） 方案1：學(xué)生快速跑上樓，來(lái)測(cè)量做功的最大功率； 方案2：估

21、算學(xué)生自己平時(shí)上樓或爬山過(guò)程的功率； 方案3：設(shè)計(jì)沿某一竹桿或樹(shù)桿上爬一定的高度，來(lái)測(cè)量做功功率； 方案4：利用跳繩運(yùn)動(dòng)，來(lái)測(cè)量做功功率； 方案5：測(cè)算自己舉起杠鈴時(shí)的最大功率（需要同學(xué)的幫忙）； 方案5：…… 說(shuō)明： （1）有關(guān)實(shí)驗(yàn)方案、原理、器材、數(shù)據(jù)的測(cè)定及同學(xué)協(xié)作等，都應(yīng)放手讓學(xué)生自行討論、分工，這樣才能培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，提供學(xué)生合作交流的機(jī)會(huì)。 （2）方案選定后，要注意引導(dǎo)學(xué)生如何求功和功率，需要選擇哪些實(shí)驗(yàn)器材，測(cè)量哪些物理量？測(cè)量是否存在誤差問(wèn)題，如何才能較準(zhǔn)確地測(cè)量。 （3）根據(jù)學(xué)生設(shè)計(jì)的方案，組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果可讓學(xué)生通過(guò)實(shí)物展臺(tái)進(jìn)行交流匯報(bào)，師生共

22、同觀(guān)看，最后還可以進(jìn)行評(píng)選活動(dòng)。 （4）通過(guò)親身的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，達(dá)到內(nèi)化知識(shí)，提升能力，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題能力，同時(shí)也在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。 （在應(yīng)用物理規(guī)律時(shí)，不僅要做鞏固性練習(xí)，而且要結(jié)合實(shí)際問(wèn)題情景，讓學(xué)生在實(shí)施的過(guò)程中體驗(yàn)如何應(yīng)用物理知識(shí)解決問(wèn)題，特別是方案設(shè)計(jì)的討論有助于促進(jìn)學(xué)生各方面的發(fā)展，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，建議課后安排學(xué)生測(cè)功率。） 【案例評(píng)析】 本節(jié)課教學(xué)設(shè)計(jì)不僅注重學(xué)生新知識(shí)的形成過(guò)程，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)體會(huì)如何進(jìn)行科學(xué)的思維，使學(xué)生養(yǎng)成具體問(wèn)題具體分析和嚴(yán)密思維的習(xí)慣，而且在教學(xué)過(guò)程中注重調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，教學(xué)設(shè)計(jì)注意體

23、現(xiàn)物理學(xué)的價(jià)值，提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、解決實(shí)際問(wèn)題能力，在教與學(xué)過(guò)程中促進(jìn)學(xué)生科學(xué)的價(jià)值觀(guān)和世界觀(guān)形成。 本設(shè)計(jì)從學(xué)生日常生活中的例子出發(fā)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步的思考，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，然后通過(guò)實(shí)例分析揭示問(wèn)題的本質(zhì)；在此過(guò)程教師留給學(xué)生獨(dú)立思考的空間和時(shí)間，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中充滿(mǎn)問(wèn)題意識(shí)和創(chuàng)新意識(shí)，有效培養(yǎng)了學(xué)生的觀(guān)察能力和探究問(wèn)題的能力。在得出功率P與力F、速度v的關(guān)系之后，教師利用身邊常見(jiàn)的現(xiàn)象，應(yīng)用關(guān)系式分析機(jī)動(dòng)車(chē)常見(jiàn)的啟動(dòng)問(wèn)題，突出體現(xiàn)生活中的物理，讓學(xué)生體驗(yàn)到物理現(xiàn)象就在身邊，物理知識(shí)不僅有趣，而且還是很有價(jià)值的。 板書(shū)設(shè)計(jì) 一、功率的含義 1.功率的定義：功跟完成這些功所

24、用時(shí)間的比值叫做功率 2.功率的公式：P=（適用求平均功率） 3.功率的物理意義：功率是表示做功快慢的物理量 國(guó)際單位：瓦（w） 4.功率的單位： 常用單位：千瓦（kw）或焦/秒（J/s） 換算關(guān)系：1kw=1000w=1000J/s 5.功率是標(biāo)量，表示做功過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化的快慢 二、功率與力、速度的關(guān)系 1.功率與力、速度的關(guān)系的推導(dǎo) 2.公式：P=Fv （F與位移s或v同方向） v是平均速度，P是平均功率（F為恒力，且F與同向） P=Fv v是瞬時(shí)速度，P是瞬時(shí)功率 F一定時(shí)，P∝v 據(jù)P=Fv可得 v一定時(shí)，P∝F P一定時(shí)，F(xiàn)∝

25、 3.推廣式：P=Fvcosα （α為力F與瞬時(shí)速度v方向間的夾角） 【相關(guān)鏈接】 一、關(guān)于機(jī)動(dòng)車(chē)輛常見(jiàn)的啟動(dòng)過(guò)程 對(duì)于汽車(chē)或機(jī)車(chē)等交通工具，在靜止開(kāi)始啟動(dòng)的過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率、牽引力和速度的關(guān)系滿(mǎn)足公式P＝F· v，在P、F、v三個(gè)物理量中，若保持一個(gè)量不變，當(dāng)另一個(gè)量變化時(shí)，第三個(gè)量也隨之變化。關(guān)于汽車(chē)的啟動(dòng)過(guò)程是一個(gè)較為復(fù)雜的物理過(guò)程，兩種常見(jiàn)的啟動(dòng)過(guò)程分析如下： 1、汽車(chē)（或機(jī)車(chē)）在平直路面上啟動(dòng)和行駛過(guò)程 （1）汽車(chē)（或機(jī)車(chē)）以恒定的功率啟動(dòng)和行駛過(guò)程（請(qǐng)把握教材的難度和課標(biāo)的難度） 汽車(chē)牽引功率P保持恒定時(shí)，由P = F v可知，牽引力

26、大小F與速度v成反比。結(jié)合牛頓第二定律F – f = m a可知，汽車(chē)以恒定功率啟動(dòng)的過(guò)程，隨著汽車(chē)速度v的逐漸增大，汽車(chē)的加速度逐漸減小，當(dāng)F=f時(shí)，加速度a=0，此時(shí)汽車(chē)的速度達(dá)到最大值vm，最后汽車(chē)做勻速運(yùn)動(dòng)。 以恒定功率啟動(dòng)過(guò)程中，汽車(chē)運(yùn)動(dòng)具有以下特點(diǎn)： ①汽車(chē)在啟動(dòng)過(guò)程中先做加速度不斷變小的加速運(yùn)動(dòng)，同時(shí)牽引力變小，當(dāng)牽引力等于阻力時(shí)，汽車(chē)開(kāi)始以最大速度做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)； ②汽車(chē)在啟動(dòng)過(guò)程中的功率始終等于汽車(chē)的額定功率； ③汽車(chē)的牽引力F和阻力f始終滿(mǎn)足牛頓第二定律F- f=ma； ④汽車(chē)的牽引力F和瞬時(shí)速度v始終滿(mǎn)足P=P額=Fv ⑤在啟動(dòng)過(guò)程結(jié)束時(shí)，牽引力和阻力平衡，此

27、時(shí)有P額=Fvm = f vm ⑥從能的角度看，啟動(dòng)過(guò)程中牽引力所做的功分別用以克服阻力做功和增加汽車(chē)的動(dòng)能，即W牽=+W阻 （2）汽車(chē)以恒定的牽引力F啟動(dòng)時(shí)，若汽車(chē)受到的阻力f是不變的，汽車(chē)做的是加速度a = (F-f) / m的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，汽車(chē)的實(shí)際輸出功率P隨汽車(chē)速度增大而增大，直至汽車(chē)輸出功率等于額定功率，勻加速過(guò)程結(jié)束，此時(shí)汽車(chē)速度達(dá)到勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)階段的最大速度v1m，接著汽車(chē)保持額定功率不變，汽車(chē)通過(guò)減少牽引力繼續(xù)加速，進(jìn)一步提高速度，直到加速度a＝0，最后做勻速行駛運(yùn)動(dòng)，速度達(dá)到最終的最大速度。 這一啟動(dòng)方式具有下列特點(diǎn)： ①汽車(chē)啟動(dòng)過(guò)程經(jīng)歷了兩個(gè)階段，一是勻加速直

28、線(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，二是變加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，最終做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)； ②汽車(chē)在勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)階段，汽車(chē)的瞬時(shí)速度vt=at，汽車(chē)勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)所能維持的時(shí)間t1=v1m/a； ③汽車(chē)做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)階段，汽車(chē)的瞬時(shí)功率Pt=Fvt＜P額； ④汽車(chē)勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)階段結(jié)束時(shí)，瞬時(shí)功率Pt等于額定功率P額，且滿(mǎn)足Pt=P額=Fv1m； ⑤汽車(chē)在變加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)階段功率恒為額定功率，進(jìn)入勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)牽引力和阻力平衡，有Pt=P額= f vm ⑥從能的角度看，勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)階段W牽1－f s1=（其中W牽1和s1分別為勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)階段牽引力做的功和位移），變加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)階段牽引力所做的功W牽2 =P額t

29、2（t2為變加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)階段所經(jīng)歷的時(shí)間），W牽2－fs2=－ （s2為變加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)階段的位移）。 這一過(guò)程中各量的變化，可用下列流程圖來(lái)表示。 a= F一定 P↑=Fv↑ P隨v增 大而增大 當(dāng)P=P額時(shí)， a=≠0 v繼續(xù)增大 F=P額/v↑ a=↓ a=0時(shí)，v 達(dá)到最大vmax，此后勻速運(yùn)動(dòng) 勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 變加速（a）直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 轉(zhuǎn)折點(diǎn) 2、汽車(chē)（或機(jī)車(chē)）在斜坡上啟動(dòng)和行駛過(guò)程 汽車(chē)在傾角為θ的斜坡上從靜止開(kāi)始啟動(dòng)時(shí)，無(wú)論以額定功率啟動(dòng)，還是以恒定牽引力啟動(dòng)，其啟動(dòng)過(guò)程和在平直路面上的情況相似，主要有以下幾點(diǎn)區(qū)別： （1）汽車(chē)

30、在斜坡上啟動(dòng)時(shí)，汽車(chē)的牽引力F、阻力f和重力沿斜坡向下的分力mgsinθ三者始終滿(mǎn)足牛頓第二定律，上坡時(shí)F－f－mgsinθ=ma，下坡時(shí)F +mgsinθ－f =ma（若以額定功率啟動(dòng)，加速度a時(shí)刻在變；若以恒定牽引力啟動(dòng)，加速度a恒定）。 （2）汽車(chē)在斜坡上啟動(dòng)過(guò)程剛結(jié)束時(shí)，因?yàn)闋恳?、阻力和重力沿斜坡向下的分力三者平衡，上坡時(shí)有F =f+mgsinθ，P額=Fvm =（ f+mgsinθ）vm，下坡時(shí)有F =f－mgsinθ，P額=Fvm =（ f－mgsinθ）vm。 （3）從能的角度看，若以額定功率啟動(dòng)，上坡時(shí)牽引力做功有三個(gè)方面的作用，一是克服阻力做功，二是增加汽車(chē)的重力勢(shì)能，

31、三是增加汽車(chē)的動(dòng)能；下坡時(shí)牽引力、重力做正功有兩個(gè)方面的作用，即克服阻力做功和增加汽車(chē)的動(dòng)能。若以恒定牽引力啟動(dòng)，上坡時(shí)牽引力做功也有三個(gè)方面的作用，一是克服阻力做功，二是增加汽車(chē)的重力勢(shì)能，三是增加汽車(chē)的動(dòng)能；下坡時(shí)牽引力、重力做正功有兩個(gè)方面的作用，即克服阻力做功和增加汽車(chē)的動(dòng)能。 二、人消耗的功率 人要維持生命進(jìn)行活動(dòng)（包括體力的和腦力的活動(dòng)），就必須消耗能量做功，在不同情況下消耗的功率大小是不同的。 一個(gè)成年人在熟睡的時(shí)侯，消耗的功率大約是80w，這個(gè)功率用來(lái)維持其身體的代謝，因此把這個(gè)功率叫做基本代謝率。在進(jìn)行一般腦力勞動(dòng)時(shí)，例如學(xué)生在上課時(shí)，消耗的功率約為150w，其中約80

32、 w為基本代謝率，約40w消耗在腦的活動(dòng)中。在中等劇烈的運(yùn)動(dòng)中，例如以5m/s的速度騎自行車(chē)時(shí)，騎車(chē)人消耗的功率約為500 w。在比較劇烈的運(yùn)動(dòng)中，例如打籃球時(shí)，人消耗的功率約為700w。在更加劇烈的運(yùn)動(dòng)情況下，例如在百米賽跑中，一個(gè)優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員消耗的功率可超過(guò)1000w。 人在一秒鐘內(nèi)能做多少功呢？研究表明，人在長(zhǎng)時(shí)間做功的情況下，即使消耗功率超過(guò)1000w，其中只有約100w的功率可作為機(jī)械功輸送到體外。而馬可以在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)以500w的功率做機(jī)械功，在短時(shí)間內(nèi)的機(jī)械功率可以達(dá)到700～800w，可見(jiàn)，人輸出機(jī)械功的本領(lǐng)比起馬的本領(lǐng)小多了。 三、瓦特其人其事 生平簡(jiǎn)介 瓦特(James

33、Watt,1736～1819年)蘇格蘭發(fā)明家。1736年1月19日生于蘇格蘭格林諾克。童年時(shí)代的瓦特曾在文法學(xué)校念過(guò)書(shū)，然而沒(méi)有受過(guò)系統(tǒng)教育。瓦特在父親做工的工廠(chǎng)里學(xué)到許多機(jī)械制造知識(shí)，以后他到倫敦的一家鐘表店當(dāng)學(xué)徒。1763年瓦特到格拉斯大學(xué)工作，修理教學(xué)儀器。在大學(xué)里他經(jīng)常和教授討論理論和技術(shù)問(wèn)題。1781年瓦特制造了從兩邊推動(dòng)活塞的雙動(dòng)蒸汽機(jī)。1785年，他也因蒸汽機(jī)改進(jìn)的重大貢獻(xiàn)，被選為皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。1819年8月25日瓦特在靠近伯明翰的希斯菲德逝世。 科學(xué)成就 1763年，瓦特修理格拉斯哥大學(xué)的一臺(tái)紐可門(mén)泵，得以仔細(xì)研究了結(jié)構(gòu)和工作原理，找到了熱量損失消耗大量燃料的癥結(jié)所在，他終

34、于想出了加一個(gè)與汽缸分離的冷凝器，汽缸外裝上絕熱套子，使它一直保持高溫，新的蒸汽機(jī)的效率大大提高。瓦特并不滿(mǎn)足于已經(jīng)取得的成就，1781年他又制造了從汽缸兩邊推動(dòng)活塞的雙動(dòng)作蒸汽機(jī)，并采用曲柄機(jī)構(gòu)，使往復(fù)的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。瓦特還設(shè)計(jì)了離心節(jié)速器，利用反饋原理控制蒸汽機(jī)的轉(zhuǎn)速。經(jīng)過(guò)一系列的改革，蒸汽機(jī)迅速被各工業(yè)部門(mén)采用，為產(chǎn)業(yè)革命鋪平了道路。蒸汽機(jī)車(chē)加快了19世紀(jì)的運(yùn)輸速度。蒸汽機(jī)→蒸汽輪機(jī)→發(fā)電機(jī)，蒸汽為第二次工業(yè)革命即電力發(fā)展鋪平了道路。 趣聞?shì)W事 童年時(shí)代的瓦特和茶壺的故事 一天晚上，瓦特和一個(gè)小女孩在家里喝茶。瓦特不停地?cái)[弄茶壺蓋，一會(huì)兒打開(kāi)，一會(huì)兒蓋上，當(dāng)他把茶壺嘴堵住時(shí)，蒸汽頂開(kāi)了茶蓋。在旁的外祖母對(duì)瓦特的這種無(wú)聊動(dòng)作極為不滿(mǎn)，加以訓(xùn)斥。瓦特并不介意，他一心想著蒸汽的力量，從此萌發(fā)制造蒸汽機(jī)的念頭。 蒸汽機(jī)與產(chǎn)業(yè)革命 羅爾特所著《詹姆斯·瓦特》中，曾寫(xiě)道：瓦特蒸汽機(jī)巨大的、不知疲倦的威力使生產(chǎn)方法以過(guò)去所不能想象的規(guī)模走上了機(jī)械化道路。