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2020-2021学年第二节 功率教学设计及反思
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这是一份2020-2021学年第二节 功率教学设计及反思，共6页。教案主要包含了做功快慢的描述，功率与力，生产和生活中常见机械的功率等内容，欢迎下载使用。
1. 掌握功率的定义，理解功率的物理意义。
2. 理解功率的定义式和决定式的区别，并能灵活地解决相关问题。
3. 知道汽车的恒力启动和恒功率启动过程。
4. 能用功率解释生活中的相关现象。
教学重难点
教学重点
功率的定义、功率与速度的关系
教学难点
功率的定义、功率的定义式和决定式的灵活应用
教学准备
多媒体课件
教学过程
新课引入
教师活动：展示建筑工地塔吊运送物品的图片。
教师设问：在现在的建筑工地上，为什么很少见用人力向高处运送物品。
学生活动：集体回答老师所问题。
教师活动：切入功率话题。
讲授新课
一、做功快慢的描述
教师活动：讲解功率的定义。
做功的快慢不仅与做功的多少有关，还与做这些功所耗费的时间有关。物理学中将力所做的功W与完成这些功所用的时间t之比，称为功率，用符号P表示，即
在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，用符号W表示。如果某力在1 s 内做1 J的功，它的功率就是1 W。瓦这个单位比较小，在工程技术上常用千瓦( kW )作为功率的单位。
1 kW= 1000 W
功率是描述做功快慢的物理量，是标量。
二、功率与力、速度
学生活动：查询蒸汽机火车、内燃机火车、16编组动车组的牵引力和速度。分析功率与力、速度的关系。
教师设问：讲解功率与力、速度的关系。
如果物体沿位移方向受的力是F，从计时开始到时刻t 这段时间内，发生的位移是l，则力在这段时间内所做的功
W=Fl
根据功率的定义有
从以上推导过程来看，P＝Fv中的速度v是物体在恒力F作用下的平均速度，所以这里的功率P是指从计时开始到时刻t的平均功率。如果时间间隔非常小，上述平均速度就可以看作瞬时速度，这个关系式也就可以反映瞬时速度与瞬时功率的关系。
教师活动：从公式P=Fv分析增大机车牵引力的方法。
在功率一定时，可以通过降低速度的方法来获得较大的牵引力。也可以通过提高功率的方法来增大牵引力。
教师设问：根据公式P=Fv分析，与内燃机火车相比，高速动车组火车是怎样增大它的行驶速度的？
学生活动：思考老师所提问题，然后举手回答。
老师活动：理答。
教师活动:讲解机车启动。
所以机车达最大速度时，a=0，F=Ff，P=Fvmax=Ffvmax，这一启动过程的v-t图像如图所示。
其启动过程的速度-时间图像如下。
三、生产和生活中常见机械的功率
教师活动：讲解额定功率。
汽车、轮船、火车等交通工具和各种起重机械的动力由内燃机或电动机等动力机械提供，功率是衡量动力机械性能的重要参数。每一种动力机械都有一个长时间工作的最大允许功率，这个功率称为机械的额定功率。实际工作时，动力机械的功率可能大于或小于额定功率。若动力机械长时间地以大于额定功率的功率运行对动力机械有害，应当避免。
学生活动：查询常见机械的功率。包含但不限于蒸汽机火车、内燃机火车、16编组的动车组。
典题剖析
例1 在水平路面上运动的汽车的额定功率为100 kW，质量为10 t，设阻力恒定，且为车重的0.1倍，求：(g取10 m/s2)
(1)汽车在运动过程中所能达到的最大速度为多大？
(2)若汽车以0.5 m/s2的加速度从静止开始做匀加速直线运动，这一过程能维持多长时间？
(3)若汽车以额定功率从静止启动后，当汽车的加速度为2 m/s2时，速度多大？
解：(1)当汽车速度最大时，a1＝0，F1＝Ff，P＝P额，故
(2)汽车从静止开始做匀加速直线运动的过程中，a2不变，v变大，P也变大，当P＝P额时，此过程结束。
由匀变速直线运动的速度与时间的关系得
(3)由题意得
由功率与速度的关系得
例2 一辆汽车在水平路面上由静止启动，在前5 s内做匀加速直线运动，5 s末达到额定功率，之后保持额定功率运动，其v－t图像如图所示．已知汽车的质量为m＝2×103kg，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，g取10 m/s2，则( )
A．汽车在前5 s内的阻力为200 N
B．汽车在前5 s内的牵引力为6×103 N
C．汽车的额定功率为40 kW
D．汽车的最大速度为20 m/s
答案：B
解析：汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，则阻力Ff＝0.1mg＝0.1×2×103×10 N＝2000 N，A错误；由题图知前5 s的加速度a＝eq \f(Δv,Δt)＝2 m/s2，由牛顿第二定律知前5 s内的牵引力F＝Ff＋ma，得F＝(2 000＋2×103×2)N＝6×103N，选项B正确；5 s末达到额定功率P额＝Fv5＝6×103×10 W＝6×104W＝60 kW，最大速度vmax＝eq \f(P额,Ff)＝eq \f(6×104,2 000) m/s＝30 m/s，选项C、D错误。
课堂小结
1. 掌握功率的定义，理解功率的物理意义。
2. 理解功率的定义式和决定式的区别，并能灵活地解决相关问题。
3. 知道汽车的恒力启动和恒功率启动过程。
4. 能用功率解释生活中的相关现象。
教学重难点
教学重点
功率的定义、功率与速度的关系
教学难点
功率的定义、功率的定义式和决定式的灵活应用
教学准备
多媒体课件
教学过程
新课引入
教师活动：展示建筑工地塔吊运送物品的图片。
教师设问：在现在的建筑工地上，为什么很少见用人力向高处运送物品。
学生活动：集体回答老师所问题。
教师活动：切入功率话题。
讲授新课
一、做功快慢的描述
教师活动：讲解功率的定义。
做功的快慢不仅与做功的多少有关，还与做这些功所耗费的时间有关。物理学中将力所做的功W与完成这些功所用的时间t之比，称为功率，用符号P表示，即
在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，用符号W表示。如果某力在1 s 内做1 J的功，它的功率就是1 W。瓦这个单位比较小，在工程技术上常用千瓦( kW )作为功率的单位。
1 kW= 1000 W
功率是描述做功快慢的物理量，是标量。
二、功率与力、速度
学生活动：查询蒸汽机火车、内燃机火车、16编组动车组的牵引力和速度。分析功率与力、速度的关系。
教师设问：讲解功率与力、速度的关系。
如果物体沿位移方向受的力是F，从计时开始到时刻t 这段时间内，发生的位移是l，则力在这段时间内所做的功
W=Fl
根据功率的定义有
从以上推导过程来看，P＝Fv中的速度v是物体在恒力F作用下的平均速度，所以这里的功率P是指从计时开始到时刻t的平均功率。如果时间间隔非常小，上述平均速度就可以看作瞬时速度，这个关系式也就可以反映瞬时速度与瞬时功率的关系。
教师活动：从公式P=Fv分析增大机车牵引力的方法。
在功率一定时，可以通过降低速度的方法来获得较大的牵引力。也可以通过提高功率的方法来增大牵引力。
教师设问：根据公式P=Fv分析，与内燃机火车相比，高速动车组火车是怎样增大它的行驶速度的？
学生活动：思考老师所提问题，然后举手回答。
老师活动：理答。
教师活动:讲解机车启动。
所以机车达最大速度时，a=0，F=Ff，P=Fvmax=Ffvmax，这一启动过程的v-t图像如图所示。
其启动过程的速度-时间图像如下。
三、生产和生活中常见机械的功率
教师活动：讲解额定功率。
汽车、轮船、火车等交通工具和各种起重机械的动力由内燃机或电动机等动力机械提供，功率是衡量动力机械性能的重要参数。每一种动力机械都有一个长时间工作的最大允许功率，这个功率称为机械的额定功率。实际工作时，动力机械的功率可能大于或小于额定功率。若动力机械长时间地以大于额定功率的功率运行对动力机械有害，应当避免。
学生活动：查询常见机械的功率。包含但不限于蒸汽机火车、内燃机火车、16编组的动车组。
典题剖析
例1 在水平路面上运动的汽车的额定功率为100 kW，质量为10 t，设阻力恒定，且为车重的0.1倍，求：(g取10 m/s2)
(1)汽车在运动过程中所能达到的最大速度为多大？
(2)若汽车以0.5 m/s2的加速度从静止开始做匀加速直线运动，这一过程能维持多长时间？
(3)若汽车以额定功率从静止启动后，当汽车的加速度为2 m/s2时，速度多大？
解：(1)当汽车速度最大时，a1＝0，F1＝Ff，P＝P额，故
(2)汽车从静止开始做匀加速直线运动的过程中，a2不变，v变大，P也变大，当P＝P额时，此过程结束。
由匀变速直线运动的速度与时间的关系得
(3)由题意得
由功率与速度的关系得
例2 一辆汽车在水平路面上由静止启动，在前5 s内做匀加速直线运动，5 s末达到额定功率，之后保持额定功率运动，其v－t图像如图所示．已知汽车的质量为m＝2×103kg，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，g取10 m/s2，则( )
A．汽车在前5 s内的阻力为200 N
B．汽车在前5 s内的牵引力为6×103 N
C．汽车的额定功率为40 kW
D．汽车的最大速度为20 m/s
答案：B
解析：汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，则阻力Ff＝0.1mg＝0.1×2×103×10 N＝2000 N，A错误；由题图知前5 s的加速度a＝eq \f(Δv,Δt)＝2 m/s2，由牛顿第二定律知前5 s内的牵引力F＝Ff＋ma，得F＝(2 000＋2×103×2)N＝6×103N，选项B正确；5 s末达到额定功率P额＝Fv5＝6×103×10 W＝6×104W＝60 kW，最大速度vmax＝eq \f(P额,Ff)＝eq \f(6×104,2 000) m/s＝30 m/s，选项C、D错误。
课堂小结
相关教案
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2020-2021学年第一节 功教学设计： 这是一份2020-2021学年第一节 功教学设计，共5页。教案主要包含了功的计算，正功和负功，做功与能量变化的关系等内容，欢迎下载使用。
高中第二节 运动的合成与分解教学设计及反思： 这是一份高中第二节 运动的合成与分解教学设计及反思，共5页。教案主要包含了运动的分析，运动的合成与分解等内容，欢迎下载使用。
