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2019-2020年高一物理 第五章 B 功率教案 滬科版 一、 教學(xué)任務(wù)分析： 功率這節(jié)課是高中階段關(guān)于功的內(nèi)容的延伸，功率基本內(nèi)容初中已學(xué)過，在高中重點(diǎn)對于功率的物理意義進(jìn)一步深化。學(xué)習(xí)中可根據(jù)學(xué)生實(shí)際情況適當(dāng)作些擴(kuò)充加深．教材要求區(qū)分平均功率和瞬時(shí)功率，機(jī)械的額定功率和實(shí)際功率。學(xué)好本節(jié)課為今后學(xué)習(xí)用電器功率、電源的功率等內(nèi)容打下基礎(chǔ)。并且有較為深遠(yuǎn)的社會意義。 學(xué)習(xí)功率的內(nèi)容需要以功知識為基礎(chǔ)，明確計(jì)算功的大小的公式。 通過建筑工地上運(yùn)送磚的兩種不同的方法短片的播放，同樣作功的情況下兩個(gè)工人區(qū)別是因?yàn)樽鞴炻煌?。引出功率的概念。讓學(xué)生計(jì)算一下兩個(gè)工人作功快慢的具體差異。從觀察生活與實(shí)驗(yàn)中現(xiàn)象入手，使學(xué)生可以歸納功率的基本概念理解功率的物理意義。 通過引導(dǎo)學(xué)生分析功率的計(jì)算中的，使學(xué)生知道如何計(jì)算功率，認(rèn)識平均功率和瞬時(shí)功率等物理量的區(qū)別和聯(lián)系，在引入機(jī)械的功率的過程中，使學(xué)生體驗(yàn)學(xué)以至用，在分析各種機(jī)器的功率在運(yùn)動情況的過程中感受“歸納推理”，在研究汽車在啟動后的速度變化過程中感受機(jī)械功率是如何變化？“實(shí)驗(yàn)探究”的方法，培養(yǎng)學(xué)生的觀察分析、比較判斷、推理歸納等能力。 二、教學(xué)目標(biāo) 1．知識與技能 （1） 知道功率是描述做功快慢的物理量。 （2） 理解功率的公式P = 、P = F 和P = F v的物理意義和相互間的關(guān)系。 (3 ) 理解額定功率和實(shí)際功率。 2．過程與方法 （1）通過研究作功的快慢、引出功率的過程，感受“從簡單入手、逐步深入”的科學(xué)研究方法。 （2）通過對功率計(jì)算公式在實(shí)際事例中應(yīng)用的討論，感受“觀察分析、比較判斷、推理歸納”的科學(xué)探究方法。 3．情感、態(tài)度價(jià)值觀 （1）通過觀察生活事例，了解實(shí)際應(yīng)用，歸納物理概念，激發(fā)樂于科學(xué)探究的情感。 （2）通過探究功率的物理意義和計(jì)算規(guī)律，體驗(yàn)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)作風(fēng)。 三、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn) 重點(diǎn)：功率的概念和功率的物理意義。如果學(xué)生能懂得做功快慢表示的是能量轉(zhuǎn)化的快慢，自然能感悟出功率實(shí)際上是描述能量轉(zhuǎn)化快慢的物理量并且能夠計(jì)算。 難點(diǎn)：瞬時(shí)功率的概念。學(xué)生往往認(rèn)為，在某瞬時(shí)物體沒有位移就沒有做功問題，更談不上功率了。如果學(xué)生沒有認(rèn)識到功率是描述能量轉(zhuǎn)化快慢的物理量，這個(gè)難點(diǎn)就不易突破，因此，在前面講清楚功率的物理意義很有必要，它是理解瞬時(shí)功率概念和物理意義的基礎(chǔ) 四、教學(xué)資源 1．物理實(shí)驗(yàn) （1）演示： ① 研究功率的定義短片， ② 機(jī)械銘牌展示，探究機(jī)械的功率。 （2）學(xué)生小實(shí)驗(yàn)：把木塊快速舉高和慢慢舉起。感受作功快慢。 2.信息交流： 交互課件：功率大小不同的flash課件，電影短片。 五、教學(xué)設(shè)計(jì)思路 本設(shè)計(jì)包括功率的概念及物理意義、功率的計(jì)算、平均功率和瞬時(shí)功率、額定功率和實(shí)際功率以及關(guān)于機(jī)器功率在實(shí)際生活中的應(yīng)用等內(nèi)容。 本設(shè)計(jì)的基本思路是：從生活現(xiàn)象觀察和學(xué)生實(shí)驗(yàn)入手，在引導(dǎo)學(xué)生歸納概括功率的概念和物理意義，由功的計(jì)算得出如何求解功率的一般公式，以課本中的實(shí)例為研究對象，通過分析討論，得出平均功率、瞬時(shí)功率特點(diǎn)和物理意義，再應(yīng)用簡單學(xué)生實(shí)驗(yàn)得出機(jī)械功率的額定功率實(shí)際功率。 本設(shè)計(jì)要突出的重點(diǎn)是：功率的概念、功率的物理意義是本節(jié)的重點(diǎn)內(nèi)容之一。解決方法是：通過引導(dǎo)學(xué)生觀察作功的快慢來得出功率的概念，理解功率的物理意義，應(yīng)用計(jì)算功的知識進(jìn)行分析討論。推得功率的計(jì)算公式。 本設(shè)計(jì)要突破的難點(diǎn)是：（1）瞬時(shí)功率的概念學(xué)生較難理解。（2）關(guān)于額定功率和實(shí)際功率的認(rèn)識也比較困難。方法是：（1）以實(shí)際的實(shí)例來定量化，通過學(xué)生自行對實(shí)例的解決判斷，就可明確功率是描述能量轉(zhuǎn)化快慢的物理量，運(yùn)用速度的概念來類比功率，把平均速度與瞬時(shí)速度來類比出平均功率、瞬時(shí)功率。（2）以人身體本身作為一精密機(jī)械來討論機(jī)械的額定功率和實(shí)際功率的區(qū)別和聯(lián)系。比較分析機(jī)械的功率。本設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)問題討論、推理判斷、教師指導(dǎo)等多種教學(xué)策略的應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)通過學(xué)生主動參與，培養(yǎng)其分析推理、比較判斷、類比歸納的能力，使之感受“實(shí)驗(yàn)探究”“類比”、“歸納推理”等科學(xué)方法；感悟功率的學(xué)習(xí)價(jià)值和意義的，提高探究學(xué)習(xí)的興趣。本節(jié)課的教學(xué)要鼓勵(lì)學(xué)生主動參與、相互合作，在概念形成過程中，讓學(xué)生感受到分析、比較、歸納、類比、推廣實(shí)踐等科學(xué)方法的應(yīng)用。 完成本設(shè)計(jì)的內(nèi)容約需1課時(shí)。 六、教學(xué)流程 1．教學(xué)流程圖 機(jī)械功率 活動IV 開車學(xué)問 應(yīng)用功率 實(shí)際問題 活動V 總結(jié) 活動I 定性判斷功率 功率定義物理意義 活動II 定量判斷功率大小 功率計(jì)算 情景 觀察 活動III 功率求解 平均 功率 瞬時(shí) 功率 問題 機(jī)械功率 2．流程圖說明 情景 影片播放觀察實(shí)踐 播放建筑工地運(yùn)送磚塊的作功快慢，啟發(fā)學(xué)生理解功率概念。 學(xué)生活動I 交流討論 請學(xué)生通過交流、討論，用物理語言來描述影片中作功快慢，得出功率的概念。 學(xué)生活動II 定量分析討論課本中關(guān)于人和起重機(jī)作功快慢。 在此基礎(chǔ)上進(jìn)而要求讓學(xué)生嘗試定量計(jì)算功率的數(shù)值。得出功率的計(jì)算公式。 學(xué)生活動III 計(jì)算平均功率和瞬時(shí)功率，計(jì)算功率的兩個(gè)公式的比較。 分組交互任務(wù)完成后，利用黑板將計(jì)算結(jié)果進(jìn)行提交，以便進(jìn)行全班交流。 學(xué)生活動IV 類比分清額定功率與實(shí)際功率 結(jié)合開汽車的有關(guān)知識，了解發(fā)動機(jī)的功率類比引入機(jī)械功率的應(yīng)用。 學(xué)生活動V 總結(jié) 通過學(xué)生對本節(jié)課的梳理搭建出該課的知識脈絡(luò)，自主形成關(guān)于本節(jié)課的知識結(jié)構(gòu)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鞏固本節(jié)課學(xué)習(xí)的內(nèi)容。 3．教學(xué)的主要環(huán)節(jié) 本設(shè)計(jì)可分為四個(gè)主要的教學(xué)環(huán)節(jié)。 第一環(huán)節(jié)，通過現(xiàn)象觀察與實(shí)踐體驗(yàn)，歸納得出功率的概念。 第二環(huán)節(jié)，通過利用功的計(jì)算推論得出功率的計(jì)算公式，并且運(yùn)用公式計(jì)算功率。 第三環(huán)節(jié)，通過對于功率物理意義的深入掌握，深化對平均功率瞬時(shí)功率的理解。 第四環(huán)節(jié)，對于機(jī)械功率的運(yùn)用明確額定功率和實(shí)際功率。 七、教案示例 （一）引入 1、學(xué)生活動 播放工地上工人搬運(yùn)磚的影片，請學(xué)生通過交流、討論，用物理語言來描述動影片中工人作功的異同點(diǎn)。 2、導(dǎo)入新課 在學(xué)生講解辨析的基礎(chǔ)上，啟發(fā)學(xué)生能否用物理語言（物理量）來表述作功快慢。引出功率的定義。 通過設(shè)問：怎么樣來求解功率的大小呢？ 比較以下情況中人和起重機(jī)做的功的快慢。 一個(gè)人在1分鐘之內(nèi)將質(zhì)量為20kg的箱子提升到5m處。起重機(jī)在20s內(nèi)將質(zhì)量為1t 的貨物提高10m, 誰做功快 ? 快多少倍 ? 請學(xué)生自己定量計(jì)算課本中的比較人和起重機(jī)的功率例題，再作進(jìn)一步思考。得出功率的公式。 功率 (power)的定義：功 W 跟完成這些功所用時(shí)間 t 的比值，叫做功率。 功率用 P = 在 SI 制中功率的 單位是 w （瓦特）。功率的國際單位是瓦特，簡稱瓦(w)，由功率的定義易知： 1w =1J/s其它功率單位有千瓦(KW)，馬力(hp)等， 其換算關(guān)系為：1kw＝1000w， 1hp＝735w （二）學(xué)生練習(xí)：功率的計(jì)算 1、直接用功率的定義計(jì)算： 例1：蘋果的質(zhì)量為100g在空中下落，過了1s時(shí)間，則蘋果重力的功率是多少？過了2s的時(shí)間，重力的功率又將是多少？ 設(shè)問：在1s時(shí)間內(nèi)的功率與2s時(shí)間里的重力功率是否相同？ 2、學(xué)生討論： 通過對蘋果落地的重力功率的定量分析，得出重力作功的快慢會發(fā)生變化。 （三）類比：引入平均功率和瞬時(shí)功率 對于速度的分析過程中為了描述物體運(yùn)動的快慢，引入了平均速度和瞬時(shí)速度分別表示一段時(shí)間的快慢和一個(gè)時(shí)刻的快慢，啟發(fā)學(xué)生應(yīng)用類比的方法，根據(jù)功率的物理意義，聯(lián)系速度中有關(guān)知識，通過交流、討論、教師講解，得出即使是同一個(gè)力對物體做功，在不同時(shí)間內(nèi)做功的功率也可能是有變化的。要描述一段時(shí)間功率是該段時(shí)間內(nèi)的平均功率。若為一個(gè)時(shí)刻的功率則為瞬時(shí)功率。 設(shè)問：平均功率與瞬時(shí)功率如何去求解？ (1) 平均功率：有兩種方式求解。 計(jì)算：用P＝ 求得的功率只能反映t時(shí)間內(nèi)做功的快慢，只具有平均的意義。 用P＝ 與 W=Fs, 可得P=Fv（注意：這里的 F 應(yīng)是沿速度v方向上的作用力）當(dāng)為平均速度時(shí) 求出P 為平均功率。 (2)瞬時(shí)功率：為了比較細(xì)致地表示出每時(shí)每刻的做功快慢，引入了瞬時(shí)功率的概念，即瞬時(shí)功率是表示某個(gè)瞬時(shí)做功快慢的物理量。 計(jì)算：P=Fv中 是某時(shí)刻或者某位置的瞬時(shí)速度 則P求得該時(shí)刻該位置的瞬時(shí)速度。 練習(xí)： 一舉重運(yùn)動員在抓舉過程中將m的杠鈴提起高度為 h, 所用的時(shí)間是 t 。這一過程中舉杠鈴的平均功率如何求? 根據(jù)你的觀察，運(yùn)動員在什么時(shí)刻對杠鈴做功的瞬時(shí)功率最大 ? （四）探究機(jī)械功率 ： 1、自主探究機(jī)械的銘牌功率 觀察機(jī)械的銘牌并且辨認(rèn)功率。說明是什么功率。 歸納得出：額定功率與實(shí)際功率 （1）額定功率是發(fā)動機(jī)正常工作時(shí)的最大功率，通常都在銘牌上標(biāo)明．機(jī)器工作時(shí)，必須受額定功率的限制，這是基本的原則． （2）發(fā)動機(jī)實(shí)際的輸出功率（即實(shí)際功率）可以小于額定功率，但不允許長時(shí)間超過額定功率． 由學(xué)生總結(jié)：當(dāng)機(jī)械功率不變時(shí)機(jī)械的牽引力與位移有怎么樣的關(guān)系？ 在實(shí)際中，發(fā)動機(jī)在額定功率下運(yùn)行，運(yùn)用P=Fv ，當(dāng) P不變—→v↑F↓—→v↓F↑的道理， F與 v 成反比關(guān)系。例如汽車在平路上開行時(shí) , 可以有較大的速度； 在上坡時(shí)，因?yàn)樾枰^大的力，就要減小速度。 2、用實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來論證汽車行時(shí)中的功率問題 討論：汽車的行駛中，如圖 是轎車中用于改變車速的排擋。手推桿到不同位置 , 可獲得不同的運(yùn)行速度，從 "1~5" 逐擋速度增大R是倒車擋。試問起步或上橋時(shí)變速桿應(yīng)分別推至哪一擋 ? 擴(kuò)展與應(yīng)用：一臺起重機(jī)以 Fl = 2.1 103N 的牽引力 , 將質(zhì)量 m = 200kg 的貨物從靜止起勻加速豎直向上提升 , 經(jīng)過一段時(shí)間, 速度達(dá)到2m/s。如果該起重機(jī)的額定輸出功率是 5103 W (g 取 10 m/s2) , 求： (1) 在此過程中起重機(jī)的平均功率。 (2) 在此過程中起重機(jī)的最大瞬時(shí)功率。 (3) 貨物勻速上升的速度是多大 ? 分析：要求平均功率和瞬時(shí)功率 ，必須明確所指的是哪一段時(shí)間內(nèi) ( 或位移內(nèi) ) 的平均功率和哪一時(shí)刻( 或位置)的瞬時(shí)功率。 本題第 (1) 問求的是貨物速度從 0~2m/s 這段時(shí)間內(nèi)的平均功率。由于貨物在提升過程中做初速為零的勻加速直線運(yùn)動，因此 v = = 1m/s。 第 (2) 問實(shí)際上是求速度達(dá)到 2m/s 時(shí)刻的瞬時(shí)功率。 第 (3) 問要求貨物勻速上升的速度 , 就必須先求出此時(shí)的牽引力。根據(jù)物體平衡條件，這時(shí)的牽引力是F2 = mg = 200 10 N = 2 103N，從而可以求出提升貨物的速度。 解答：（1）P = F1v = F1= 2.1101W = 2.1103W （2）Pt =F1v t = 2.l 103 2W = 4.2 103 W （3） 由于 P額 =F2 v， v= = m/s=2.5m/s （五）總結(jié)： 由學(xué)生自行把該節(jié)課的內(nèi)容歸納。主要是針對功率的定義，功率的計(jì)算，平均功率瞬時(shí)功率，機(jī)械的額定功率、實(shí)際功率等內(nèi)容，明確了這些后，幫助我們正確使用機(jī)械指導(dǎo)實(shí)際生活。 （六）布置作業(yè)：（略）