2022年高中物理教案-《功率》.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 高中物理必修1 教案 -功率学习必备欢迎下载一、教学内容分析1内容与位置一般高中物理课程标准共同必修模块“ 物理2” 中涉及本节的内容标准是“懂得功率,关怀生产和生活中常见机械功率的大小及其意义” ；要求同学懂得功率的概念,会进行功率的运算；会分析汽车发 动机功率肯定时,牵引力和速度的关系；尝试自己设计试验,测量人在某种运动中的功率；由于功率在生 活、生产中应用很广,教学中可充分利用这一优势,使抽象的物理概念变得富有实际意义；进展同学应用 学问解决实际问题才能,树立正确的价值观；本节课的教学应立足于培育同学的思维才能,通过学习物理争论方法,使同

2、学学会摸索问题；在建立“ 功率” 概念中,让同学体会用比值方法来建立一个新物理概念；机车起动过程的分析着重培育同学的逻 辑思维,引导同学熟识物理与社会生活的亲密联系,综合运用动力学学问和功率概念分析问题和解决问题 的才能；通过同学设计测量人的做功功率的试验,达到学以致用的目的,培育同学运用科学学问解决实际 问题才能；2教学目标：（ 1）通过实例体验功率概念的形成过程及功率的实际意义,懂得功率概念；（ 2）从功率概念的定义,体会用比值方法建立物理概念的方法；（ 3）懂得功率与力和速度的关系；会利用功率的两个公式来说明现象和进行运算；（ 4）明白平均功率、瞬时功率、额定功率、实际功率区分和联系；（

3、 5）具有敢于发表自己观点,坚持原就,善于合作的良好 习惯；3重点难点： 教学重点是懂得功率的概念；难点是懂得功名师归纳总结 率与力、速度的关系, 瞬时功率和平均功率的运算；第 1 页,共 11 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载二、案例设计 （一）新课引入问题：人们在生产、生活和工作中使用了大量的机械来做功,这与人力直接做功或畜力做功,在完成 功的快慢方面有何不同？请举例说明；（引发同学摸索,让同学从身边生活查找做功事例,并摸索机械与 人或畜力做功的差异；）功是能量转化的量度,人们非常关注做功的多少；然而不同的机械或人,其做功的快

4、慢是不同的；（分析一些生产事例、工作场面,或展现一些做功快慢不同的图片；有条件的情形下仍可通过多媒体手段更生动地展现这些画面和情形,使同学对做功快慢的情形有更为形象和详细的熟识,从而为建立正确的 “ 功率”概念打下良好基础；）参考事例：挖土机与人,要完成相同的挖土任务,人花的时间要长得多；建筑工地上要把砖块或 水泥等建筑材料搬到楼顶上,起重机和搬运工相比,起重机要比工人快得多；从水井里提水,使用抽水 机比人工要快得多家住在高楼（如 8 层）,乘电楼比走路要快得多；拖拉机耕地比牛耕地要快得多,等等；列举生产、生活中发生的事例,使同学体会功率与生活、生产息息相关,无处不在,争论功率具有 重要的现实

5、意义；说明：通过引导同学分析有关事例,形成初步共识：人们选用机械来做功时,不仅要考虑做功多少,仍要考虑机械做功的快慢；如挖掘机做功比人快；大卡车比拖拉机做功快；拖拉机耕地比牛耕地要快；起 重吊车比搬运工人做功快；抽水机比辘轳提水快,等等；争论做功的快慢有着重要的实际意义；名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载通过一个实际问题,详细数据,让同学感性地熟识做功的快慢；如在某高楼建筑中需要搬运一批砖头到一高层上,在搬运砖头过程中,起重机和搬运工人的生产记录情形如下表所示：师：不同的机器或物体做功有快有慢,如

6、何来衡量做功的快慢呢？请同学们摸索并提出解决方案；（引导同学摸索：如何比较物体做功快慢？争论中留意培育同学的发散思维才能和批判思维才能；）猜测同学可能有以下回答：挑选相同时间,比较做功多少,做功多的,做功就快；挑选做相同的功,比较做功的时间长短,时间长的,做功就慢；类比“ 速度” 的定义方法,用做功和完成这些功所花的时间的比值来定义“ 功率” ；说明：对同学提出的各种方案可能有问题或不完整,老师应勉励同学在沟通中补充完善自己的熟识；教学中留意引导同学类比如“ 速度” 、“ 加速度” 概念的定义方法,体会比值法定义功率概念；（二）新课教学1功率名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,

7、共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - （1）定义式：物理学上用物体所做的功学习必备欢迎下载t 的比值,作为在该时间内物体平W 与完成这些功所用时间均做功快慢的量度；即 =W/ t（2）物理意义：表示物体做功快慢的物理量 .（3：功率,单位：瓦（W）,常用单位仍有千瓦（ W）W：力所做的功,单位：焦耳（J）：做功所用时间,单位：秒 s单位换算： kW = 1000 W W= J/s（4）功率是标量,功率表示做功过程中能量转化的快慢；（5）争论与沟通：小试验：把一枚硬币放在书的封面上,打开书的封面形成一个斜面,并使硬币开头下滑；请同学认真分析一下,在下滑的过程中硬币共受到几

8、个力的作用？哪些力做正功？哪些力做负功？哪些力不做功？如果斜面的倾角增大,情形会有什么变化？倾角增大时,功率是否也增大？提示：比较不同倾角时的功率,应留意硬币开头下滑处的高度应相同；争论功率时须指明哪个力的功率；试验的分析争论,要留意所分析的是某个力的平均功率；留意引导同学进行受力分析、做功分析,可利用功率的定义式,在理论上进行的推演,使思维更加严密；（6）熟识一些常见机械做功功率汽车发动机： 5 10 4 W 15 10 4 W 摩托车约 2 10 3 W 喷气客机约 2 10 8 W 火箭的发动机约 1 10 13 W 人的平均功率约 1 10 2 W ,优秀运动员短时间内的功率可达 10

9、00W 人心脏跳动的功率 1.5W 左右 万吨巨轮 10 6W以上 蓝鲸游动的功率可达 350kW 等等；2功率与力、速度的关系名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载摸索与争论：一部汽车载重时和空车时,在大路上以相同的速度行驶,试争论这两种情形下汽车的输 出功率是否相同？为什么？猜测同学会回答：载重汽车与地摩擦力较大,牵引力也大,由于行驶速度一样,故相同时间内,载重车的牵引力做功 较多,所以载重汽车的输出功率较大；载重汽车行驶得比空车慢,因此功率较小；载重汽车比空车费劲,因此载重车的输出功率较空车时要

10、大些；说明：上述分析争论的目的是启示同学摸索功率与力和速度有何关系；同学分析可能会显现片面和不 完整回答,老师要参与到同学的争论分析中,帮忙、启示和引导同学形成正确的熟识；正确的回答应是 ；老师依据课堂需要仍可以提出一些问题让同学进一步争论,如汽车在上坡和下 坡时功率、速度和牵引力会怎样变化？接着,老师引导同学摸索,如何运算牵引力的功率；（让同学依据所学学问和功率定义式进行推演,培育良好的科学思维才能和思维习惯）提出问题：某汽车在平直大路上做匀速直线运动,已知其在牵引力大小为F,运行速度为V,试求此时汽车牵引力F 的功率为多少？留意引发同学摸索解决问题的思路,应用功和功率的定义式进行分析和推导

11、；课堂分析结果：F 即力 F 的功率等于力 F 和物体运动速度 的乘积 .；留意：这里的 F 是速度 V 方向上的作用力；名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载分析争论：由 V=S/t 求出的是物体在时间 内的平均速度,代入公式F求出的功率是 F 在时间 内的平均功率；假如 取得足够小,就 V 表示瞬时速度,此时由 F求得的功率就是 F 在该时刻的瞬时功率；即当 V 为平均速度时,求得的功率就是平均功率,V 为瞬时速度时,求得的功率就是瞬时功率；（1）总结：平均功率 F 是平均速度 瞬时功率 F 是瞬

12、时速度 假如物体做匀速直线运动,由于瞬时速度与平均速度相等,故此时平均功率等于瞬时功率；沟通争论问题：由求出的是瞬时功率仍是平均功率.同学小组争论后得出：由公式求出的功率, 反映了该力在t 时间内做功的平均快慢,故由公式（2）额定功率与实际功率的熟识问：人力直接做功能否像汽车做功那样快呢？汽车做功能否像飞机做功那样快呢？人假如做功过快,会产生什么后果呢？汽车超负荷运转会产生什么后果呢？（人做功过快,会引起疲惫、甚至受伤、生病等,汽车超负荷工作会造成发动机熄火或烧毁；）名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 问：奥运长跑运

13、动员能否用学习必备欢迎下载100 米短跑的速度来完成5000 米的赛跑路程呢？为什么？提示：奥运竞赛是一种挑战运动局限的竞赛,人与机器一样,不能长时间超负荷运动,短跑运动员在100 米赛跑中,时间不过是十几秒,能以最大的速度跑完全程,此时运动员的输出功率是正常时的数十倍；在 5000 米的长跑运动中, 运动员不行能长时间超负荷运动,的速度；因此长跑运动员不行能始终保持百米赛跑那样说明：此问目的在于同学通过摸索自己身边所熟识的问题,熟识额定功率和实际功率的概念以及概念的意义；额定功率：指动力机械在长时间正常工作时最大输出功率；也是机械发动机铭牌上的标称值,额定功率是动力机械重要的性能指标,一个动

14、力机械的额定功率是肯定的；实际功率：机械在运行过程中的功率是实际功率,实际功率可以小于额定功率,可以等于其额定功率（称满负荷运行）,但不能大于额定功率,否就会损坏机械；很多机械的铭牌上都标有这台机器的额定功率,请同学将家里的电器设备上的额定功率都记录下来,并运算家里的每部机器每天要做多少功？要消耗多少电能？哪一部机器最耗电？请与同桌同学进行沟通；（3）汽车发动机的功率肯定时,牵引力与速度的关系当汽车输出功率肯定时,依据公式P=FV可知,物体的运动速度V 与牵引力 F 成反比,假如汽车需要较大的牵引力,就必需减小运动速度；摸索：汽车以额定功率在平直大路行驶时,如前方遇到了一段较徒的上坡路段,汽车

15、司机要做好什么调整,才能确保汽车驶到坡顶？为什么？同学可能回答：加大油门,汽车可顺当到达坡顶；汽车要换档,才能顺当驶到坡顶；师生共同分析：依据 P=FV 知,汽车以额定功率行驶,因遇上坡路段,汽车所需的牵引力增大了,如要保持行驶速度不变,这是不行能的；加大油门,只会增加发动机的输出功率（超过额定功率）,发动机将因超负荷而过热损坏；这是一种正确的操作方式,当司机将发动机的速度档位调低后,速度削减了,牵引力加大了,只要牵引力足够,汽车便可顺当上坡；名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载摸索：汽车等交通工具

16、,如何才能获得更大的行驶速度？3同学进行测功率活动；（建议课后支配）问题：如何才能知道在某种运动中自己做功的功率呢？请同学设计一个测量方案,并进行实际测量；说明：应勉励积极摸索、设计可行方案,动脑动手,体验科学试验方法和感受试验成果的欢乐；试验方案举例：（让同学结合自己的情形来进行设计试验）方案 1：同学快速跑上楼,来测量做功的最大功率；方案 2：估算同学自己平常上楼或爬山过程的功率；方案 3：设计沿某一竹杆或树杆上爬肯定的高度,来测量做功功率；方案 4：利用跳绳运动,来测量做功功率；方案 5：测算自己举起杠铃时的最大功率（需要同学的帮忙）说明：有关试验方案、原理、器材、数据的测定及同学协作等

17、,都应放手让同学自行争论、分工,这样才能培育同学的试验才能,给同学以合作沟通的机会；方案选定后,要留意引导同学如何求功和功率,需要挑选哪些试验器材,测量哪些物理量？测量是否存在误差问题,如何才能较精确地测量；依据同学设计的方案,组织同学进行试验；最终试验结果,让同学通过实物展台进行沟通汇报,师生共同观看,最终仍可以进行评比活动；活动目的是：培育同学应用物理学问解决实际问题才能,并通过亲身的试验,达到内化学问,提升才能；同时也在试验过程中培育同学严谨的科学态度；三、案例评析名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备

18、欢迎下载本案例的教学设计表达了物理学问源于生活,又应用于生活；“ 功率” 与生活、生产联系亲密,在引 入功率、额定功率、实际功率等概念时,都留意通过生产、生活的详细实例引入,使原本枯燥无味的概念 教学变得生动和好玩,同学易于熟识和懂得“ 功率” 概念,有利于激发同学的学习热忱；在学问形成过程中,留意引导同学学习科学思维方法,体会比值法在定义“ 功率” 概念的作用,提高同学的应用科学思维 方法解决问题的才能；通过设计测定人在某种运动中做功功率试验,来达到内化和强化物理概念和物理规 律的懂得,实现学问由理论向实践的转化,加强物理与生活、生产和科技的联系；在“ 功率” 的整个教学过程中,始终关注“

19、生活与物理,物理与社会” 的关系,培育同学关注物理学 的技术应用,形成将物理学问应用于生活和生产实践的意识,较好地表达了在学问与技能、过程与方法、情感态度与价值观上对同学进行训练的课程理念；四、相关链接1瓦特其人其事生平简介瓦特 James Watt,1736 1819 年 苏格兰创造家； 1736 年 1 月 19 日生于苏格兰格林诺克；童年时代的 瓦特曾在文法学校念过书,然而没有受过系统训练；瓦特在父亲做工的工厂里学到很多机械制造学问,以 后他到伦敦的一家钟表店当学徒；名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1763

20、 年瓦特到格拉斯高校工作,学习必备欢迎下载1781 年修理教学仪器； 在高校里他常常和教授争论理论和技术问题；瓦特制造了从两边推动活塞的双动蒸汽机；1785 年,他也因蒸汽机改进的重大奉献,被选为皇家学会会员；1819 年 8 月 25 日瓦特在靠近伯明翰的希斯菲德逝世；科学成就1763 年,瓦特修理格拉斯哥高校的一台纽可门泵,得以认真争论了结构和工作原理,找到了热量缺失消耗大量燃料的症结所在,他最终想出了加一个与汽缸分别的冷凝器,汽缸外装上绝热套子,使它始终保持高温,新的蒸汽机的效率大大提高；瓦特并不满意于已经取得的成就,1781 年他又制造了从汽缸两边推动活塞的双动作蒸汽机,并采纳曲柄机构

21、,使往复的直线运动转变为旋转运动；瓦特仍设计了离心节速器,利用反馈原理掌握蒸汽机的转速；经过一系列的改革,蒸汽机快速被各工业部门采纳,为产业革命铺平了道路； 蒸汽机车加快了19 世纪的运输速度；蒸汽机蒸汽轮机发电机,蒸汽为其次次工业革命即电力发展铺平了道路；趣闻轶事童年时代的瓦特和茶壶的故事一天晚上,瓦特和一个小女孩在家里喝茶；瓦特不停地摆布茶壶盖,一会儿打开,一会儿盖上,当他把茶壶嘴堵住时,蒸汽顶开了茶盖；在旁的外祖母对瓦特的这种无聊动作极为不满,加以斥责；瓦特并不介意,他一心想着蒸汽的力气,从今萌发制造蒸汽机的念头；蒸汽机与产业革命罗尔特所著詹姆斯 瓦特中,曾写道：“ 瓦特蒸汽机庞大的、不

22、知疲惫的威力使生产方法以过去所不能想象的规模走上了机械化道路；名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载2机动车辆常见的两种启动过程对于汽车或机车等交通工具,在静止开头启动的过程中,发动机的输出功率、牵引力和速度的关系满意公式 PF v,在 P、F、v 三个物理量中,如保持一个量不变,当另一个量变化时,第三个量也随之变化；关于汽车的启动过程是一个较为复杂的物理过程,下面我们就两种常见的启动过程分析如下：汽车（或机车）以恒定的功率启动和行驶过程（请把握教材的难度和课标的难度）汽车牵引功率保持恒定时,由P

23、= FV 可知,牵引力大小与速度成反比；结合牛顿其次定律F f = ma可知,汽车以恒定功率启动的过程,随着汽车速度 速度等于 0,最终汽车做匀速运动；V的逐步增大,汽车的加速度逐步减小,直至加摸索：当汽车在平直大路行驶时,前方遇到了一段较徒的上坡路段,汽车司机应做好什么调整,才能 确保汽车驶到坡顶？只靠加大油门能否顺当到达坡顶？机车以恒定的牵引力启动的过程：机车做的是加速度a=F-f/m的匀加速直线运动,汽车的输出功率 P随汽车速度增大而增大,直至汽车输出功率等于额定功率,匀加速过程终止；接着汽车保持功率不变,汽车通过削减牵引力,进一步提高速度,直到加速度 变化,可用以下流程图来表示；a 0,最终做匀速行驶运动；这一过程中各量的案例来源：陈 峰主编,走进课堂高中物理（必修）新课程案例与评析,高等训练出版社名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 11 页