必修 第二册1 功与功率教学设计

这是一份必修 第二册1 功与功率教学设计，共8页。教案主要包含了教学目标，核心素养，机车启动的两种形式-等内容，欢迎下载使用。
人教版高中物理必修2教学设计(第2课时)课题 功和功率单元8学科物理年级高一教材分析本节课所采用的教材是人教版高中物理必修2第8章第一节的内容。本节第2课时主要讲理解功率的概念，会进行功率的计算；会分析汽车发动机功率一定时，牵引力和速度的关系。理解功率有平均功率和瞬时功率之分, 用公式P＝Fv来计算瞬时功率，公式中v应为瞬时速度，且F和v同方向．若F和v方向不同，则应用P＝Fvcos，要理解额定功率与实际功率，实际功率可以小于、也可以等于额定功率，但实际功率大于额定功率会损坏机器．教学目标与核心素养一、教学目标1．理解功率的概念．2．知道功率的定义和定义式P＝Wt，能够用公式P＝W\t解答有关的问题．3．知道公式P＝Fv的物理意义，能够用公式P＝Fv解答有关的问题．4．区别理解额定功率、实际功率.二、核心素养物理观念：从功率概念的定义，体会用比值方法建立物理概念的方法．科学思维：参与分析汽车的启动，培养其构建物理模型的能力科学探究：通过实例体验功率概念的形成过程及功率的实际意义，理解功率概念．科学态度与责任：通过功率概念建立的探究过程，培养学生敢于发表自己观点，坚持原则，善于合作的良好习惯．重点理解功率的概念难点理解功率与力、速度的关系，瞬时功率和平均功率的计算． 教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图导入新课出示图片：牛耕地和耕地机一头牛一天能耕地5亩田地，一台耕地机1小时耕地约0.8亩田地。它们谁做的功快呢?为了表示做功的快慢，我们引入了功率的概念。 学生观察图片思考    为引入功率的概念做铺垫   讲授新课一、功率1、在物理学中，一个力所做的功W跟完成这些功所用时间t的比值 ，叫做功率，用P表示，即 。2、物理意义：功率是描述力对物体做功快慢的物理量。3、功率的单位:瓦特（W）       1J/s=1w  1kw=103w力、位移、时间都与功率相联系，这种联系在技术上具有重要意义。4、功率与速度的关系式（1）公式：P ＝ Fv一个沿着物体位移方向的力对物体做功的功率，等于这个力与物体速度的乘积。（2）推导由w ＝ F L   得：因为于是上式可以写成:   P=FvP一定时，F与v成反比；v一定时，F与P成正比；F一定时，v与P成正比。说明：（1）若v表示物体在时间t内的平均速度，则功率P表示力F在时间t内的平均功率；（2）若v表示物体在某一时刻的瞬时速度，则功率P表示力F在该时刻的瞬时功率。（3）适用条件:适用于F与v同向的情况（4）由功率速度关系式知，汽车、火车等交通工具和各种起重机械，当发动机的功率P一定时，牵引力F与速度v成__________，要增大牵引力，就要_________速度．答案：反比；减小思考讨论1：由P＝W/t求出的是平均功率还是瞬时功率？由于据P＝W/t求出的功率反映的是做功的平均快慢程度，所以，据P＝W/t求出的是平均功率。思考与讨论2:从 P ＝ Fv 可以看出，汽车、火车等交通工具和各种起重机械，当发动机的输出功率 P 一定时，牵引力 F 与速度v成反比。你认为应该怎样增大它们的牵引力呢？参考答案：功率 P 一定时，由 P ＝ Fv知牵引力 F 与速度 v 成反比，汽车上坡时司机要使用换成低速档的办法来减小速度，从而得到较大的牵引力。出示图片：汽车上坡时必须使用低速档不过要提高速度和增大牵引力由P=Fv可知，必须提高发动机的额定功率，这就是高速火车、汽车和大型舰船需要大功率发动机的原因。二、额定功率与实际功率1.额定功率：指机械在长时间正常工作时的最大输出功率。（1）机械发动机铭牌上的标称值是额定功率。（2）额定功率是动力机械重要的性能指标，一个动力机械的额定功率是一定的。2．实际功率：机械在运行过程中的功率是实际功率。说明：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，否则会损坏机械。【例题2】发动机的额定功率是汽车长时间行驶时所能输出的最大功率。某型号汽车发动机的额定功率为 60 kW，在水平路面上行驶时受到的阻力是 1 800 N，求发动机在额定功率下汽车匀速行驶的速度。假定汽车行驶速度为 54 km/h 时受到的阻力不变，此时发动机输出的实际功率是多少？分析: 实际功率不一定总等于额定功率，大多数情况下输出的实际功率都比额定功率小，但在需要时，短时间也可以输出更大的功率。题目中说“受到的阻力不变”，表明本题对于较低速度行驶时发动机的输出功率只要求估算。解: 汽车在水平路面上匀速行驶时，受到的牵引力  F ＝ F 阻 ＝ 1 800 N由于 P ＝ Fv，所以额定功率下的速度当汽车以速度 v ＝ 54 km/h ＝ 15 m/s 行驶时，有P ＝ Fv ＝ 1 800×15 W ＝ 27 kW汽车以额定功率匀速行驶时的速度为 120 km/h。汽车以 54 km/h 的速度行驶时，发动机输出的实际功率为 27 kW。三、机车启动的两种形式-思考讨论：你知道机车启动的过程中分别以额定功率P额启动和在恒定的牵引力F作用下启动时机车的速度和加速度如何变化的吗？1、额定功率P额启动时：由 P ＝ F牵v 知  P一定时，由 知v 增大时， F牵减小，由                     知，加速度a减小， F牵=f阻，a=0 V最大。即：在额定功率下，物体做加速度逐渐减小的加速运动，a=0时F牵=f阻，此时速度最，以后机车将做匀速运动。0-t1机车做加速度逐渐减小的加速运动2、在恒定的牵引力F牵作用下启动当P<P额，F牵一定时，由  知，a恒定，机车做匀加速直线运动，速度v增大，由P=Fv知，P增大；达到P额时， F牵 >f阻，保持P额继续加速，机车做变加速直线运动，当F牵=f阻，a=0  ，V最大。总结：（1）先匀加速再变加速最后匀速。           （2）当F=f时速度最大。3、注意事项对两个启动过程的分析，需要特别注意的是：①匀加速启动不能达到最大速度，要想达到最大速度，还必须再经过恒定功率启动。②在P＝Fv中因为P为机车牵引力的功率，所以对应的F是牵引力并非合力，这一点在计算时极易出错。③ 只有最终匀速运动时P额＝Ff•vm，此时vm＝P额/Ff。课堂练习1、关于功和功率，下列说法正确的是(　　)A．不同物体做相同的功，它们的功率一定相同B．物体做功越多，它的功率就越大C．物体做功越快，它的功率就越大D．发动机的额定功率与实际功率可能相等，也可能不相等　答案：CD2、关于功率的概念，以下说法正确的是(　　)A．功率是描述力对物体做功多少的物理量；B．由P＝W/t可知，功率与时间成反比；C．由P＝Fv可知只要F不为零，v也不为零，那么功率P就一定不为零；D．某个力对物体做功越快，它的功率就一定大答案：D3、如图所示，汽车停在缓坡上，要求驾驶员在保证汽车不后退的前提下向上启动，这就是汽车驾驶中的“坡道起步”。驾驶员的正确操作是将变速杆挂入低速挡，徐徐踩下加速踏板，然后慢慢松开离合器，同时松开手刹，汽车慢慢启动。下列说法正确的是(　　)A．变速杆挂入低速挡，是为了能够提供较大的牵引力；B．变速杆挂入低速挡，是为了增大汽车的输出功率；C． 徐徐踩下加速踏板，是为了让牵引力对汽车做更多的功；D．徐徐踩下加速踏板，是为了让汽车的输出功率保持为额定功率。答案：A拓展提高1、淄博孝妇河湿地公园拥有山东省面积最大的音乐喷泉。一同学在远处观看喷泉表演时，估测喷泉中心主喷水口的水柱约有27层楼高，已知该主喷水管口的圆形内径约有10cm，由此估算用于给主喷管喷水的电动机输出功率最接近（　　）A．2.4×103W          B．2.4×104W     C．2.4×105W          D．2.4×106W 答案：C2、同一恒力按同样方式施于静止物体上，使它分别沿着粗糙水平地面和光滑水平抛面移动相同一段距离时，恒力的功和平均功率分别为w1、p1和w2、p2，则二者的关系是（      ）A.W1>W2 、 p1>p2  B．W1=W2、p1<p2     C.W1=W2 、 p1>p2  D. W1<W2 、 p1<p2答案：B3、一辆小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图象如图2所示．已知汽车的质量为m＝2×103 kg，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，则(　   　) A．汽车在前5 s内的牵引力为4×103 NB．汽车在前5 s内的牵引力为6×103 NC．汽车的额定功率为60kWD．汽车的最大速度为30m/s　答案： BCD    学生倾听记忆        阅读课文推导功率与速度的关系       阅读说明理解记忆        学生思考讨论     学生思考讨论并回答            学生记忆理解额定功率与实际功率             在教师的引导下学生分析计算             学生思考讨论并在教师的引导下回答             学生思考讨论并在教师的引导下回答                  学生练习              掌握功率的概念和物理意义       锻炼学生的逻辑思维能力        掌握公式的适用条件以及瞬时功率和平均功率       理解掌握P＝W/t求出的是平均功率   帮助学生透彻理解P ＝ Fv的应用           让学生理解实际功率可以小于额定功率，可以等于其额定功率，但不能大于额定功率          锻炼学生的分析计算能力，并规范学生的解题步骤            理解掌握额定功率P额启动时机车的速度和加速度的变化            理解掌握在恒定的牵引力F牵作用下启动时机车的速度和加速度的变化                巩固本节的知识              课堂小结1、功率表达式：P＝W/t求出的是平均功率；P＝Fv.若v表示平均速度，P表示平均功率；若v表示瞬时速度，P表示瞬时功率。2、实际功率可以小于或等于额定功率,但不能大于额定功率。3、额定功率P额启动，机车先做变加速运动，最后做匀速运动。4、在恒定的牵引力F牵作用下启动，先匀加速再变加速最后匀速。           5、匀加速启动不能达到最大速度，要想达到最大速度，还必须再经过恒定功率启动。梳理自己本节所学知识进行交流根据学生表述，查漏补缺，并有针对性地进行讲解补充。板书一、功率1．定义：功和完成这些功所用时间的比值．2．表达式：P＝W/t， P＝Fv.3．单位：W、kW.4、功率与速度的关系式： P＝Fv二、额定功率与实际功率实际功率可以小于或等于额定功率,但不能大于额定功率。三、机车启动的两种形式1、额定功率P额启动2、在恒定的牵引力F牵作用下启动