1、高中物理必修高一物理功率教案6 1 教案 -功率一、教學內容分析1內容與位置一般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“ 懂得功率,關懷生產和生活中常見機械功率的大小及其意義”；要求同學懂得功率的概念,會進行功率的運算；會分析汽車發動機功率一 定時,牽引力和速度的關系；嘗試自己設計試驗,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；進展同學應用學問解決實際問題能 力,樹立正確的價值觀；本節課的教學應立足于培育同學的思維才能,通過學習物理爭論方法,使 同學學會摸索問題；在建立“ 功率” 概念中,讓

2、同學體會用比值方法來建 立一個新物理概念；機車起動過程的分析著重培育同學的規律思維,引導 同學熟識物理與社會生活的親密聯系,綜合運用動力學學問和功率概念分 析問題和解決問題的才能；通過同學設計測量人的做功功率的試驗,達到 學以致用的目的,培育同學運用科學學問解決實際問題才能；2教學目標：（ 1）通過實例體驗功率概念的形成過程及功率的實際意義,懂得功 率概念；（ 2）從功率概念的定義,體會用比值方法建立物理概念的方法；（ 3）懂得功率與力和速度的關系；會利用功率的兩個公式來說明現 象和進行運算；（ 4）明白平均功率、瞬時功率、額定功率、實際功率區分和聯系；（ 5）具有敢于發表自己觀點,堅持原就,

3、善于合作的良好習慣；3重點難點：教學重點是懂得功率的概念；難點是懂得功率與力、速度的關系,瞬時功率和平均功率的運算；二、案例設計（一）新課引入 問題：人們在生產、生活和工作中使用了大量的機械來做功,這與人力直接做功或畜力做功,在完勝利的快慢方面有何不同？請舉例說明；（引發同學摸索,讓同學從身邊生活查找做功事例,并摸索機械與人或畜力做 功的差異；）功是能量轉化的量度,人們非常關注做功的多少；然而不同的機械或 人,其做功的快慢是不同的； （分析一些生產事例、工作場面,或展現一 些做功快慢不同的圖片；有條件的情形下仍可通過多媒體手段更生動地展 示這些畫面和情形,使同學對做功快慢的情形有更為形象和詳細

4、的熟識,從而為建立正確的“ 功率” 概念打下良好基礎；）參考事例：挖土機與人,要完成相同的挖土任務,人花的時間要長 得多；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；從水井里提水,使用抽水機比人工要快得多家住在高樓（如8 層）,乘電樓比走路要快得多；拖拉機耕地比牛耕地要快得多,等等；列舉生產、生活中發生的事例,使同學體會功率與生活、生產息息相關,無處不在,爭論功率具有重要的現實意義；說明：通過引導同學分析有關事例,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,仍要考慮機械做功的快慢；如挖掘機做功比人快；大卡車比拖拉機做功快；拖拉機耕地比

5、牛耕地要快；起重吊車比 搬運工人做功快；抽水機比轆轤提水快,等等；爭論做功的快慢有著重要 的實際意義；高中物理必修 1 教案 -功率通過一個實際問題,詳細數據,讓同學感性地熟識做功的快慢；如在 某高樓建筑中需要搬運一批磚頭到一高層上,在搬運磚頭過程中,起重機 和搬運工人的生產記錄情形如下表所示：師：不同的機器或物體做功有快有慢,如何來衡量做功的快慢呢？請 同學們摸索并提出解決方案； （引導同學摸索：如何比較物體做功快慢？爭論中留意培育同學的發散思維才能和批判思維才能；） 猜測同學可能有以下回答：挑選相同時間,比較做功多少,做功多的,做功就快；挑選做相同的功,比較做功的時間長短,時間長的,做功就

6、慢；類比“ 速度” 的定義方法,用做功和完成這些功所花的時間的比值來定 義“ 功率” ；說明：對同學提出的各種方案可能有問題或不完整,老師應勉勵同學在溝通中補充完善自己的熟識；教學中留意引導同學類比如“ 速度” 、“ 加速度” 概念的定義方法,體會比值法定義功率概念；（二）新課教學1功率（ 1）定義式：物理學上用物體所做的功W 與完成這些功所用時間t的比值,作為在該時間內物體平均做功快慢的量度；即 =W/ t （ 2）物理意義：表示物體做功快慢的物理量 .；（ 3）單位：老師請一位同學正確地說出公式中各個字母所表示的物理量及其單位；：功率,單位：瓦（W）,常用單位仍有千瓦（ W）W：力所做的功

7、,單位：焦耳（J）：做功所用時間,單位：秒 s 單位換算： kW = 1000 W W= J/s （ 4）功率是標量,功率表示做功過程中能量轉化的快慢；（ 5）爭論與溝通：小試驗：把一枚硬幣放在書的封面上,打開書的封面形成一個斜面,并使硬幣開頭下滑；請同學認真分析一下,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？哪些力不做功？假如斜面的傾角增大,情形會有什么變化？傾角增大時,功率是否也增大？提示：比較不同傾角時的功率,應留意硬幣開頭下滑處的高度應相同；爭論功率時須指明哪個力的功率；試驗的分析爭論,要留意所分析的是某個力的平均功率；留意引導同學進行受力分析、做功分析,可利用

8、功率的定義式,在理論上進行的推演,使思維更加嚴密；（ 6）熟識一些常見機械做功功率汽車發動機： 5 10 W 15 10 W 摩托車約 2 10 W 噴氣客機約 2 10 W 火箭的發動機約 1 10 W 人的平均功率約 1 10 W ,優秀運動員短時間內的功率可達 1000W 人心臟跳動的功率 1.5W左右 萬噸巨輪 10W 以上 藍鯨游動的功率可達 350kW 等等；61324438 2功率與力、速度的關系摸索與爭論： 一部汽車載重時和空車時,在大路上以相同的速度行駛,試爭論這兩種情形下汽車的輸出功率是否相同？為什么？猜測同學會回答：載重汽車與地摩擦力較大,牽引力也大,由于行駛速度一樣,故

9、相同時 間內,載重車的牽引力做功較多,所以載重汽車的輸出功率較大；載重汽車行駛得比空車慢,因此功率較小；載重汽車比空車費勁,因此載重車的輸出功率較空車時要大些；說明：上述分析爭論的目的是啟示同學摸索功率與力和速度有何關 系；同學分析可能會顯現片面和不完整回答,老師要參與到同學的爭論分 析中,幫忙、啟示和引導同學形成正確的熟識；正確的回答應是 ；老師依據課堂需要仍可以提出一些問題讓同學 進一步爭論,如汽車在上坡和下坡時功率、速度和牽引力會怎樣變化？接著,老師引導同學摸索,如何運算牽引力的功率；（讓同學依據所 學學問和功率定義式進行推演,培育良好的科學思維才能和思維習慣）提出問題：某汽車在平直大路

10、上做勻速直線運動,已知其在牽引力大小為 F,運行速度為V,試求此時汽車牽引力F 的功率為多少？留意引發同學摸索解決問題的思路,應用功和功率的定義式進行分析和推導；課堂分析結果： F 即力 F 的功率等于力 F 和物體運動速度的乘積 .；留意：這里的 F 是速度 V 方向上的作用力；分析爭論：由 V=S/t 求出的是物體在時間內的平均速度,代入公式 F求出的功率是 F 在時間內的平均功率；假如取得足夠小, 就 V表示瞬時速度, 此時由 F求得的功率就是 當 V 為平均速度時,求得的功率就是平均功率,功率就是瞬時功率；（ 1）總結：平均功率 F是平均速度 瞬時功率 F是瞬時速度 F 在該時刻的瞬時

11、功率； 即 V 為瞬時速度時,求得的假如物體做勻速直線運動,由于瞬時速度與平均速度相等,故此時平均功率等于瞬時功率；溝通爭論問題：由求出的是瞬時功率仍是平均功率.同學小組爭論后得出：由公式求出的功率,反映了該力在 式求出功率是平均功率；（ 2）額定功率與實際功率的熟識t 時間內做功的平均快慢,故由公問：人力直接做功能否像汽車做功那樣快呢？汽車做功能否像飛機做 功那樣快呢？人假如做功過快,會產生什么后果呢？汽車超負荷運轉會產生什么后果呢？（人做功過快,會引起疲憊、甚至受傷、生病等,汽車超 負荷工作會造成發動機熄火或燒毀；）問：奧運長跑運動員能否用 100 米短跑的速度來完成 5000 米的賽跑路

12、程 呢？為什么？提示：奧運競賽是一種挑戰運動局限的競賽,人與機器一樣,不能長時間超負荷運動,短跑運動員在100 米賽跑中,時間不過是十幾秒,能以最大的速度跑完全程, 此時運動員的輸出功率是正常時的數十倍；在 5000 米的長跑運動中,運動員不行能長時間超負荷運動,因此長跑運動員不行 能始終保持百米賽跑那樣的速度；說明：此問目的在于同學通過摸索自己身邊所熟識的問題,熟識額定 功率和實際功率的概念以及概念的意義；額定功率：指動力機械在長時間正常工作時最大輸出功率；也是機械發 動機銘牌上的標稱值,額定功率是動力機械重要的性能指標,一個動力機 械的額定功率是肯定的；實際功率：機械在運行過程中的功率是實

13、際功率,實際功率可以小于額定功率,可以等于其額定功率（稱滿負荷運行）否就會損壞機械；,但不能大于額定功率,很多機械的銘牌上都標有這臺機器的額定功率,請同學將家里的電器設 備上的額定功率都記錄下來,并運算家里的每部機器每天要做多少功？要 消耗多少電能？哪一部機器最耗電？請與同桌同學進行溝通；（ 3）汽車發動機的功率肯定時,牽引力與速度的關系當汽車輸出功率肯定時,依據公式P=FV可知,物體的運動速度V 與牽引力 F 成反比,假如汽車需要較大的牽引力,就必需減小運動速度；摸索：汽車以額定功率在平直大路行駛時,如前方遇到了一段較徒的 上坡路段,汽車司機要做好什么調整,才能確保汽車駛到坡頂？為什么？同學

14、可能回答：加大油門,汽車可順當到達坡頂；汽車要換檔,才能順當駛到坡頂；師生共同分析：依據P=FV 知,汽車以額定功率行駛,因遇上坡路段,汽車所需的牽引力增大了,如要保持行駛速度不變,這是不行能的；加大油門,只會增加發動機的輸出功率（超過額定功率）,發動機將因超 負荷而過熱損壞；這是一種正確的操作方式,當司機將發動機的速度檔 位調低后,速度削減了,牽引力加大了,只要牽引力足夠,汽車便可順當 上坡；摸索：汽車等交通工具,如何才能獲得更大的行駛速度？3同學進行測功率活動； （建議課后支配）問題：如何才能知道在某種運動中自己做功的功率呢？請同學設計一個測量方案,并進行實際測量；說明：應勉勵積極摸索、設

15、計可行方案,動腦動手,體驗科學試驗方法和感受試驗成果的歡樂；試驗方案舉例：（讓同學結合自己的情形來進行設計試驗）方案 1：同學快速跑上樓,來測量做功的最大功率；方案 2：估算同學自己平常上樓或爬山過程的功率；方案 3：設計沿某一竹桿或樹桿上爬肯定的高度,來測量做功功率；方案 4：利用跳繩運動,來測量做功功率；方案 5：測算自己舉起杠鈴時的最大功率（需要同學的幫忙）說明：有關試驗方案、原理、器材、數據的測定及同學協作等,都 應放手讓同學自行爭論、分工,這樣才能培育同學的試驗才能,給同學以 合作溝通的機會；方案選定后, 要留意引導同學如何求功和功率,需要挑選哪些試驗器材,測量哪些物理量？測量是否存

16、在誤差問題,如何才能較精確地測量；依據同學設計的方案,組織同學進行試驗；最終試驗結果,讓同學通過 實物展臺進行溝通匯報,師生共同觀看,最終仍可以進行評比活動；活動目的是：培育同學應用物理學問解決實際問題才能,并通過親身的 試驗,達到內化學問,提升才能；同時也在試驗過程中培育同學嚴謹的科 學態度；三、案例評析“ 功率”本案例的教學設計表達了物理學問源于生活,又應用于生活；與生活、生產聯系親密,在引入功率、額定功率、實際功率等概念時,都 留意通過生產、生活的詳細實例引入,使原本枯燥無味的概念教學變得生 動和好玩,同學易于熟識和懂得“ 功率” 概念,有利于激發同學的學習熱 情；在學問形成過程中,留意

17、引導同學學習科學思維方法,體會比值法在 定義“ 功率” 概念的作用, 提高同學的應用科學思維方法解決問題的才能；通過設計測定人在某種運動中做功功率試驗,來達到內化和強化物理概念 和物理規律的懂得,實現學問由理論向實踐的轉化,加強物理與生活、生 產和科技的聯系；在“ 功率” 的整個教學過程中,始終關注“ 生活與物理,物理與社會”的關系,培育同學關注物理學的技術應用,形成將物理學問應用于生活和生產實踐的意識,較好地表達了在學問與技能、過程與方法、情感態度與 價值觀上對同學進行訓練的課程理念；四、相關鏈接 1瓦特其人其事 生平簡介 瓦特 James Watt,17361819 年蘇格蘭創造家； 17

18、36 年 1 月 19 日生 于蘇格蘭格林諾克；童年時代的瓦特曾在文法學校念過書,然而沒有受過 系統訓練；瓦特在父親做工的工廠里學到很多機械制造學問,以后他到倫 敦的一家鐘表店當學徒；1763 年瓦特到格拉斯高校工作,修理教學儀器； 在高校里他常常和教授爭論理論和技術問題；1781 年瓦特制造了從兩邊推動活塞的雙動蒸汽 機； 1785 年,他也因蒸汽機改進的重大奉獻,被選為皇家學會會員；1819 年 8 月 25 日瓦特在靠近伯明翰的希斯菲德逝世；科學成就 1763 年,瓦特修理格拉斯哥高校的一臺紐可門泵,得以認真爭論了結 構和工作原理,找到了熱量缺失消耗大量燃料的癥結所在,他最終想出了 加一

19、個與汽缸分別的冷凝器,汽缸外裝上絕熱套子,使它始終保持高溫,新的蒸汽機的效率大大提高；瓦特并不滿意于已經取得的成就,1781 年他又制造了從汽缸兩邊推動活塞的雙動作蒸汽機,并采納曲柄機構,使往復 的直線運動轉變為旋轉運動；瓦特仍設計了離心節速器,利用反饋原理控 制蒸汽機的轉速；經過一系列的改革,蒸汽機快速被各工業部門采納,為 產業革命鋪平了道路；蒸汽機車加快了19 世紀的運輸速度；蒸汽機蒸汽輪機發電機,蒸汽為其次次工業革命即電力進展鋪平了道路；趣聞軼事 童年時代的瓦特和茶壺的故事 一天晚上,瓦特和一個小女孩在家里喝茶；瓦特不停地擺布茶壺蓋,一會兒打開,一會兒蓋上,當他把茶壺嘴堵住時,蒸汽頂開了茶蓋；在旁 的外祖母對瓦特的這種無聊動作極為不滿