初中物理11.2 功率学案设计

第2节  功率

第1课时　功率及功率的计算

1. 功率的物理意义及计算公式

2. 功率的计算

　　功率的概念及物理意义

●自主预习：

    阅读本节第65、66面内容，完成下面问题：

1.回忆如何比较物体运动的快慢?

2.小强体重500N，在5S内跑到5m高的楼上，则小红做了 2500  J的功。

小明体重500N，在10S内走到5m高的楼上，则小明做了 2500  J的功。

小红体重400N，在10S内跑到6m高的楼上，则小强做了 2400  J的功。

●小组讨论：

1.上面三道题中：

小强和小明， 小强 做功快，你是怎么比较出来的？                           

    小明和小红， 小明 做功快，你是怎样比较出来的？                           

2.物理学中用一新的物理量 功率 来表示物体做功快慢，它的定义是 功与做所用功时间之比 。

3.功率= 功/做功时间  。功率用符号 P 表示，  功用符号 W 表示，  时间用符号 t  表示,因此用符号表示公式是 P=W/t  .

4.功的单位是 J ，时间的国际单位是 s  ，所以功率的单位是 J/s  ，为了纪念英国的工程师 瓦特 ，人们将功率的单位叫做 瓦特 ，简称 瓦 ，符号 W 。所以:  1W= 1 J/S，1W的物理意义是  1s内所做的功是1J  ， 常见的单位还用  kW 。1KW= 1000 W。

5.利用功率的公式，计算出小强的功率= 500W ，小明的功率= 250W ，小红的功率= 240W 。

●教师点拨:

功与功率的计算区别：

功──力和在力的方向上移动的距离的乘积，单位：J

功率──功和完成这些功的时间的比值，单位：J/s（或w）

●跟踪练习：

1.下列关于功率的说法中，正确的是（  B  ）

A．做功多的机械，功率一定大        

B．做功快的机械，功率一定大

C．做功时间少的机械，功率一定大    

D．功率是用做相同的功比较做功时间的方法比较做功快慢的

2.小明用相同的水平推力，分别使较重的A物体沿较光滑的平面移动，较轻的B物体沿较粗糙的平面移动，若在相同的时间内移动相同的距离．则下列说法正确的是（  D ）

A．小明对A物体做的功多          B．小明对B物体做的功多

C．小明推A物体时的功率小        D．小明推A、B两物体时的功率相同

3．体重为900N的爷爷与体重为300N的小孙子举行登楼活动，楼高三层共10米。若：

①爷、孙两人同时从一楼起步，半分钟后同时到达三楼；

②爷爷年纪大、身体较重，孙子登楼用了半分钟，爷爷所用的时间是孙子的2倍；

③孙子登楼用了半分钟，爷爷所用的时间是孙子的3倍。

以上三种情况下，谁做功多？谁做功少？谁用的时间多？谁用的时间少？谁做功快？谁做功慢？

　　功率的计算

●自主预习:

自学第66面例题，并思考下面问题：

起重机提升水泥板的功率为1.9×103 W，起重机的电动机做功的功率也是1.9×103 W吗？

不是，因为电动机的不可能把电能全部转化为动能对水泥板做功，所以电动机的功率应该大于1.9×103 W

●小组讨论：

认真读题，你能用几种方法解答下面问题？

体能竞赛中，小强在20s内就完成了10个引体向上动作，已知小强的体重为500N，每个动作身体向上移动的距离约为50cm，则小强在整个过程中做功的功率约为多少W？

    解法一：略

解法二：略

●教师点拨:

功率是表示做功的快慢的，公式P=W/t中反映了三个量之间的关系。已知其中的两个量可以确定另外一个量，但如果只知道其中的一个，将无法确定两外两个量的大小；

●跟踪练习：

    1．蚂蚁用10﹣3N的力拉着树叶，10s内沿拉力方向 前进了10cm，则蚂蚁对树叶做功为1×10﹣4　J，此时的功率为1×10﹣5W。

    2．在体育考试中，小明投出的实心球在空中的运动轨迹如图所示。若实心球重20N，从最高点到落地点的过程中，球下降的高度为2.7m，用时约0.75s。则球下降过程中重力做功为54J，功率为  72W。

    3．质量为50kg的小华同学骑着一辆自行车在平直公路上匀速运动500m，自行车在行驶过程中受到的阻力为其体重的1/10，其功率为100W，。求：他骑500m所用的时间为多少秒？（取g＝10N/kg）

解：自行车受到的阻力F阻=G人/10=m人g/10=（50kg×10N/kg）/10=50N

        行驶500m做的功W=F阻×s=50N×500m=25000J

由P=W/t可得：所用的时间t=W/P=25000J/100W=250s

教学至此，敬请使用学案当堂训练部分.

第2课时　功率的测量及变形式的应用

1. 功率的测量

2. 功率的变形式的应用

　　功率的测量

●自主预习：

学校新购了一箱物理器材，小云同学将它从一楼搬到三楼，小彬同学想测定小云搬运器材过程中对箱子做的功的功率。

【实验器材】_______、___________、____________；

【实验步骤】

小彬同学设计了测量步骤如下，其中多余的是（ B ）

A.测出箱子的质量m

B.测出楼梯的总长度l

C.测出一楼到三楼的竖直高度h

D.测出小云上楼所用的时间t

E.算出出小云搬运箱子的功率P

●小组讨论：

在学习了功率的知识后，三位同学想比较爬杆时谁的功率大。以下是他们讨论后得出的三套方案，其中可行的是（  D  ）

①     相同的时间爬杆，测量出各自的体重和爬上杆的高度，即可以比较功率大小；

②     爬到杆顶，测量出各自的的体重和爬杆用的时间，即可比较功率大小；

③ 爬杆后，测量出各自的体重、爬杆用的时间和爬上杆的高度，算出功率进行比较。

A.只有1      B.1、2      C.1、3     D.1、2、3

●教师点拨：

要测出机械功率P，只需想办法测出机械功W和对应的做功时间t，由功率的计算公式P=W/t即可求出功率。

●跟踪练习：

1.李华同学用了半分钟时间，从一楼上到二楼，他上楼的功率为80W，则他所做的功为多少J？

    解：由P=W/t可得W=Pt=80W*30s=2400J  

2．甲乙两人做功之比是5：6，所用时间之比是2：3，则他们的功率之比是： 5∶4 。甲同学重600N，乙同学重500N，他们进行登楼比赛，从一楼跑上六楼甲用了60s，乙用了40s，则 甲 同学做功较多，  乙 同学功率较大．

    3．质量为50kg的何勇同学，在一次爬杆比赛中，用12s爬到了5m高的杆顶：
（1）何勇受到的重力是多少？
（2）何勇爬杆过程中做了多少功？功率多大？

解：（1）何勇受到的重力：G=mg=50kg×9.8N/kg=490N；
（2）何勇爬杆过程中做的功：W=Gh=490N×5m=2450J，功率：P=W/t＝2450/12s≈204 W。

　　功率变形式的应用

●自主预习：

      功的计算公式W= Fs ，功率的计算公式P= W/t  。

●小组讨论：

1．公式P=FV的推导：

如何由P=W/t推导出P=FV？  P= W/t=Fs/t=Fvt/t=Fv  。

2．公式P=FV应用：

①一汽车重20000N，受到的阻力是车重的1/20，当汽车以20m/s的速度行驶时汽车的功率是多大？

    解：汽车受到的阻力F阻=G车/20=1000N

由公式P=W/t的推导式P=FV可得汽车的功率Ｐ＝FV＝1000N*20m/s=20000W

②请解释为什么汽车在爬坡时总是换低速档？而在平路上换高速档？

由公式P=W/t的推导式P=FV可知，汽车的功率一定，上坡时需要获得较大的牵引力F，就必须减小爬坡速度V，所以要爬坡换低速档，平路不需要很大的牵引力，所以换高速档可以提高运行速度。

●教师点拨：

因为P=W/t，W=Fs，所以P=Fs/t=Fv。该公式可以计算瞬时功率。如果在拉力F作用下物体做匀速直线运动，则F做功的快慢也将不变。该公式表示：某个力做功的功率，等于这力乘以这个力的作用点的速度。注意公式中速度Ｖ的单位必须是m/s。

●跟踪练习：

    1.功率为10千瓦的拖拉机在平直公路上匀速前进．受到的阻力是2000牛，在半小时内拖拉机做了多少焦的功？前进了多少米？

解法一：半小时内拖拉机做的功W=pt=10kw*1800s=1.8*107J

由公式由W=Fs可得前进距离S=W/F=1.8*107J/2000N=9000m

解法二：由公式P=W/t的推导式P=FV，

则拖拉机的运行速度ｖ=P/F=10000W/2000N=5m/s

前进距离S=Vt=5m/s*30*60s=9000m

半小时内拖拉机做的功W=FS=2000N*9000m=1.8*107J

2.一辆小汽车在平直公路上匀速行驶，发动机的牵引力为2000N，速度为108km／h。（1）求小汽车匀速行驶时受到的阻力大小。(2)求牵引力在10rain内所做的功。 (3)若发动机的牵引力用F表示，小汽车的速度用V表示，请推导出牵引力的功率P=FV

解：（1）小汽车匀速直线运动时阻力f=F=2000N

(2)牵引力在10min内所做的功W=Fs=Fvt=2000N×30m/s×600s=3.6×107J

(3)牵引力的功率P=W/t=Fs/t=Fv

教学至此，敬请使用学案当堂训练部分.