《功率》的教學設計介紹

教學設計時間：2021-08-31 手機版

《功率》的教學設計介紹

　　【教材分析】

　　《普通高中物理課程標準》共同必修模塊“物理2”中涉及本節的內容標準是“理解功率，關心生產和生活中常見機械功率的大小及其意義”。要求學生理解功率的概念，會進行功率的計算;會分析汽車發動機功率一定時，牽引力和速度的關系;嘗試自己設計實驗，測量人在某種運動中的功率。由于功率在生活、生產中應用很廣，教學中可充分利用這一優勢，使抽象的物理概念變得富有實際意義。發展學生應用知識解決實際問題能力，樹立正確的價值觀。

　　【教學目標】

　　一、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.，的運用。

　　二、過程與方法

　　1.通常指平均功率，為瞬時功率;

　　2.，分析汽車的啟動，注意知識的遷移。

　　三、情感、態度與價值觀

　　感知功率在生活中的實際應用，提高學習物理科學的價值觀。

　　【重、難點分析】

　　1.重點：教學重點是理解功率的概念;功率的物理意義是本節的重點內容，如果學生能懂得做功快慢表示的是能量轉化的快慢，自然就能感悟出功率實際上是描述能量轉化快慢的物理量。

　　2.難點：理解功率與力、速度的關系，瞬時功率和平均功率的計算。瞬時功率的概念學生較難理解，這是難點。學生往往認為，在某瞬時物體沒有位移就沒有做功問題，更談不上功率了。如果學生沒有認識到功率是描述能量轉化快慢的物理量，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。

　　【教學方法】

　　本節課的教學立足于培養學生的思維能力，通過學習物理研究方法，讓學生學會思考問題。在建立“功率”概念中，讓學生體會用比值方法來建立一個新概念。通過汽車起動過程的分析，著重培養學生的邏輯思維，引導學生認識物理與社會生活的密切聯系，綜合運用動力學知識和功率概念分析問題和解決問題的能力。通過學生設計測量人的做功功率的實驗，達到學以致用的目的，培養學生運用科學知識解決實際問題能力。

　　【教學步驟】

　　一、課前活動，引入課題(采取比賽的形式組織教學)

　　教師活動

　　學生活動

　　1．在課前抽一段空余時間，安排部分學生參加活動（提升重物比賽）；組織學生測量教學樓二樓層的高度及兩捆書的質量，并做記錄。告訴學生比賽項目及比賽規則，選好計時員，發令員和兩位參賽同學。（強調安全！）

　　2．上課時，要求學生匯報實驗情況。

　　3．引導全班同學先利用提重物比賽記錄的數據計算人對書所做的功，然后展開討論：兩名運動員誰勝誰負？你的依據是什么？引導分析：判斷運動員的勝負，不只看做功的多少，還要看做功的快慢問題。

　　4．舉例：①挖土機與人，要完成相同的挖土任務，人花的時間要長得多。②建筑工地上要把磚塊或水泥等建筑材料搬到樓頂上，起重機和搬運工相比，起重機要比工人快得多。③從水井里提水，使用抽水機比人工要快得多④家住在高樓（如8層），乘電樓比走路要快得多。⑤拖拉機耕地比牛耕地要快得多，等等。

　　5．通過引導學生分析有關事例，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。

　　6．在物理學中，做功的快慢用物理量功率描述。對于機械，功率是機械性能的重要指標。

　　1．按老師的安排進行活動。

　　2．兩位參賽同學同時提書，將書從地面提升到二樓，計時員記錄時間。

　　3．匯報活動情況。記錄在設計好的表格內。

　　4．利用功的公式計算出結果。小組討論老師提出的問題，積極闡述自己的意見。

　　5．在活動和討論的基礎上，形成對功率的物理意義的認識。

　　6．列舉生產、生活中發生的事例，使學生體會功率與生活、生產息息相關，無處不在，研究功率具有重要的現實意義。

　　二、功率的定義、公式和單位(主要采用啟發式)

　　教師活動

　　學生活動

　　1．指導學生回顧初中學過的內容

　　2．展示閱讀思考題：什么叫做功率？功率是表示什么的物理量？功率的定義式是什么？定義式中各個字母分別表示什么物理量？單位是什么？功率的單位有哪些？換算關系如何？

　　3．抽查學生解答思考題。

　　4．教師總結功率的物理意義：功率是標量，功率表示做功過程中能量轉化的快慢。定義：功跟完成這些功所用時間的比值。表達式：P=W/t（類比：v=S/t）單位：1J/s=1w ，除此還有Kw。

　　5．展示例題：一個質量是1．0kg的物體，從地面上方30m高處開始做自由落體運動，求：

　　（1）第1s內重力對物體做多少功？

　　（2）第2s內重力對物體做多少功？

　　（3）前1s和后1s重力對物體做功的功率各是多大？

　　6．把學生解題過程實物投影，進行評價。

　　1．學生閱讀課文相關內容，并解答思考題。

　　2．互動交流：如何來描述快慢？

　　類比：運動的快慢──速度；速度變化的快慢──加速度。用做功和完成這些功所花的時間的比值來定義“功率”。

　　3．練習。

　　三、平均功率與瞬時功率(通過例題，加深對平均功率和瞬時功率概念的理解)

　　教師活動

　　學生活動

　　1．展示舉例：一個質量是1．0kg的物體，從地面上方20m高處開始做自由落體運動，第1s時間內下落的位移是多少？這1s內重力對物體做多少功？第2s時間內物體下落的位移是多少？這1s內重力對物體做多少功？前1s和后1s重力對物體做功的功率各是多大？這2s時間內重力對物體做功的功率是多大？

　　2．學生演算后提出問題：例題中的物體只是在重力的作用下，重力做功過程中，功率變化嗎？

　　3．總結：我們可以從上面的例子可以看出即使是同一個力對物體做功，在不同時間內做功的功率也可能是有變化的。因此，用P＝W/t求得的功率只能反映t時間內做功的快慢，只具有平均的意義。

　　4．（1）平均功率：P=W/t為平均功率的定義式。（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5．瞬時功率是表示某個瞬時做功快慢的物理量。

　　6．提出瞬時功率如何計算的問題后，引導學生一起推導得出：P＝F·v為瞬時功率計算公式。

　　7．應用公式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。

　　8．根據上述結果啟發學生思考瞬時功率的物理意義。

　　9．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化。隨著時間的延續，重力勢能向動能轉化加快。

　　1．認真演算，闡述自己的看法。

　　2．思考問題。

　　3．認真聽講，積極思考。

　　4．認真體會極限的方法，在今后學習中有很多地方要用到這種方法。

　　四、實際功率和額定功率(引導學生自學)

　　教師活動

　　學生活動

　　指導學生閱讀教材第7頁“額定功率和實際功率”一段，提出問題，你對“額定功率和實際功率”是怎樣理解的？

　　學生閱讀課本相關內容，思考并回答老師的提問。

　　交流與探究：把一枚硬幣放在書的封面上，打開書的封面形成一個斜面，并使硬幣開始下滑，如圖5．3—1所示。仔細分析一下，在下滑的過程中硬幣共受到幾個力的作用？哪些力做正功？哪些力做負功？哪些力沒有做功？如果使斜面的傾角增大，情況會有什么變化？傾角增大時，功率是否也增大？（提示：①比較不同傾角時的功率，應注意硬幣開始下滑處的高度應相同。討論功率時須指明哪個力的功率。②實驗的分析討論，要注意所分析的是某個力的平均功率。注意引導學生進行受力分析、做功分析，可利用功率的定義式，在理論上進行的推演，使思維更加嚴密。）

　　1．用CAI課件模擬汽車的啟動過程。

　　師生共同討論：

　　①如果作用在物體上的力為恒力，且物體以勻速運動，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工作（如汽車），根據P=FV可知：當路面阻力較小時，牽引力也小，速度大，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，速度必須小。這就是爬坡時汽車換低速擋的道理。

　　③如果動力機器在實際功率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，速度逐漸增大過程中，牽引力仍可增大，即F和v可以同時增大，但是這一情況應以二者乘積等于額定功率為限度，即當實際功率大于額定功率以后，這種情況不可能實現。

　　五、典型例題分析

　　教師活動

　　學生活動

　　1．汽車發動機的額定功率為60kW，汽車質量為5t，汽車在水平路面上行駛時，阻力是車重的0．1倍，g取10m／s2，問：

　　（1）汽車保持以額定功率從靜止啟動后能達到的最大速度是多少？

　　（2）若汽車保持以0．5m／s2的加速度做勻加速運動，這一過程能維持多長時間？

　　2．指出解決問題的思路。