8.1 功与功率 教学设计 -2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

教学设计 课程基本信息 学科 物理 年级 高一 学期 春季 课题 功与功率 教学目标 (1)理解功的概念，掌握功的计算式 (2)知道功是标量，理解正功、负功的含义。知道几个力对物体所做的总功，是各个力分别 对物体做功的代数和。 (3)理解功率的概念，会运用极限思想得到瞬时功率表达式P=FV。关注生产生活中常见机械做功、功率大小及其意义。 (4)能分析汽车发动机功率一定时，牵引力与速度之间的关系，并能分析、解释实际生活中的现象。 教学内容 教学重点： 1. 理解功的概念和正、负功的意义。 2．灵活运用恒力做功的表达式W＝FLcosa解决有关问题。 3.理解功率的概念，并灵活应用功率的计算公式计算平均功率和瞬时功率。 教学难点： 1.功是标量而力、位移是矢量的理解； 2.正确区分平均功率和瞬时功率所表示的物理意义，并能够利用相关公式计算平均功率和瞬时功率。 教学过程 探究一 功的条件 回顾初中功的定义：如果一个物体受到力的作用，并且在这个力的方向上通过一段位移 ，我们就说这个力对物体做了功。 做功的两个条件：（1）作用在物体上的力（2）物体在力的方向上通过的位移 判断有无做功 1.当力F和位移 l 同向时：W=FL 2.当力F和位移 l 垂直时：F 不做功 W=0 探究二 功的计算 如果力的方向与物体的运动方向成某一夹角时，力对物体做的功W=？ （1）选择沿力的方向和垂直支持力方向将位移分解（分位移与实际是等效替代的关系），结合数学知道可得出，沿支持力方向上的位移为L2=Lcosα，那么支持力做功的大小就等于WF = FL2= FLcos α （2）将支持力分解到沿位移方向和垂直于位移方向，沿位移方向的分力做功WF2 = FLcos α ，垂直于位移方向的分力不做功。支持力F做功的大小就是WF = WF2 =FLcos α 一、功 1.功的计算： W =FLcos α ① F 必须为恒力； ② L是对地的位移 ； ③ α 是F 、L方向间的夹角； 2.单位：焦耳（J） 二、正功和负功 当0 ≤ α＜ 90º 时，cosα＞0，W ＞0，力对物体做正功；对物体的运动起到促进的效果。 当α = 90º 时，cosα= 0，W = 0，力对物体不做功； 当90º＜ α ≤ 180º 时，cosα＜0，W ＜0，力对物体做负功。对物体的运动起阻碍的效果。 一个力对物体做负功，又常说成物体克服这个力做功（取绝对值） 探究三 总功的计算方法 【例题】一个质量m＝150kg的雪橇，受到与水平方向成37°角的 斜向上方的拉力F=500N，在水平地面上移动的距离为5m，物体与 地面间的滑动摩擦力f＝100N，cos 37°＝ 0.8。求 （1）各个力对物体所做的功 （2）各个力对物体做功的代数和 （3）物体所受的合力 （4）合力对物体做的功 【解析】（1）拉力在水平方向的分力为 Fx ＝ Fcos 37° WF＝ Fx l ＝Fl cos 37°＝2 000J 阻力与运动方向相反:Wf ＝ f l cos180°＝－500J, WN＝Wmg＝0 （2）力对物体所做功的代数和， 即W ＝WF+Wf + WN+Wmg＝1500J （3）F合= Fx-f＝ 300N （4）W合＝ F合 l ＝300N×5m＝1500J 通过计算，我们发现各力功的代数和等于合力的功。 三、求解总功的两种方法： (1)先求各个力所做的功，再代数求和求和； 即：W总=W1 + W2 + …… + Wn (2)先求合力，再求合力所做到功； 即：W总=F合Lcosα 探究四 功率 1、选择相同时间，比较做功多少，做功多的，做功就快； 2、选择做相同的功，比较做功的时间长短，时间长的，做功就慢； 类比“速度”的定义方法，用做功和完成这些功所花的时间的比值来定义“功率”。 四、功率的含义 1．物理意义：表示物体做功快慢的物理量。 2.定义：功W与完成这些功所用时间t的比值叫做功率。 定义式：P=W/t 功率是标量 3. 单位：瓦特(w)，常用单位：千瓦(kw)或焦耳/秒(J/s) 　１kw = 1000w１w=１J/s(板书) 平均功率和瞬时功率 ①平均功率：物体在一段时间内做功功率的平均值叫平均功率。 ②瞬时功率：物体在某一时刻的功率叫做瞬时功率。 由w=FLcos α代入P=W/t 求出的是物体在时间ｔ内的平均功率；如果ｔ取得足够小，则v表示瞬时速度，此时由Ｐ＝Fv求得的功率就是F在该时刻的瞬时功率。即当v为平均速度时，求得的功率就是平均功率，v为瞬时速度时，求得的功率就是瞬时功率。 额定功率和实际功率 ①额定功率：指动力机械在长时间正常工作时最大输出功率。也是机械