11.3 功 功率 导学案 2024-2025学年 教科版八年级下册物理

第十一章 简单机械和功 11.3 功 功率 导学目标 1. 理解功的概念，知道做功的两个必要因素，能判断力是否对物体做功。 2. 掌握功的计算公式W = Fs（W表示功，单位是焦耳，符号J；F表示作用在物体上的力，单位是牛顿，符号N；s表示物体在力的方向上通过的距离，单位是米，符号m），并能进行简单的计算。 3. 理解功率的概念，知道功率是表示做功快慢的物理量，了解功率的单位及其换算（1瓦特 = 1焦耳/秒，1W = 1J/s；1千瓦 = 1000瓦特，1kW = 1000W）。 4. 掌握功率的计算公式P = W/t（P表示功率，单位是瓦特，符号W；W表示功，单位是焦耳，符号J；t表示做功所用的时间，单位是秒，符号s），能结合功的公式进行综合计算，解决实际问题。 重点 1. 做功的两个必要因素的理解与判断，功的计算公式的应用。 2. 功率概念的理解，功率计算公式的运用及与功的计算的综合。 难点 1. 判断力是否对物体做功，尤其是在一些复杂情境中，准确分析力和物体在力的方向上移动的距离。 2. 理解功率与功、时间之间的关系，运用功率公式解决实际问题，如功率的测量原理及相关实验设计。 导学方法 讲授法、举例分析法、实验探究法、讨论法 课时 2课时 导学过程 第一课时：功 1. 课前导学 （1）功的初步认识：在物理学中，把力与在力的方向上移动的距离的乘积叫做功。如果一个力作用在物体上，物体在这个力的方向上移动了一段距离，就说这个力对物体做了功。 （2）做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上通过的距离。两者缺一不可。例如，人用力推箱子，箱子在推力的作用下向前移动了一段距离，推力对箱子做了功；但如果人用力推箱子，箱子没有被推动，此时虽然有力作用在箱子上，但箱子在力的方向上没有移动距离，推力对箱子就没有做功。 （3）功的计算公式：功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积，用公式表示为W = Fs 。在国际单位制中，力的单位是牛顿（N），距离的单位是米（m），功的单位是焦耳（J），1焦耳 = 1牛顿×1米，即1J = 1N·m。 2. 课堂导学 （1）引入功的概念：通过展示生活中的一些实例，如起重机吊起货物、运动员将杠铃举起等，引导学生思考力在这些过程中所起的作用，从而引出功的概念。 （2）分析做功的两个必要因素：结合实例，详细讲解做功的两个必要因素。可以通过一些反例，如提着水桶在水平地面上行走，水桶受到竖直向上的拉力，但在拉力的方向上（竖直方向）没有移动距离，拉力对水桶不做功；而在斜面上拉物体上升，要分析拉力、重力等力是否做功，重点分析物体在各个力方向上移动的距离情况。让学生分组讨论一些常见场景，判断力是否做功，加深对做功条件的理解。 （3）功的计算讲解：以具体题目为例，讲解功的计算公式的应用。例如，一个重为50N的物体，在水平拉力F = 10N的作用下，沿水平地面匀速前进了5m，求拉力所做的功。首先明确已知条件：F = 10N，s = 5m，然后根据公式W = Fs，可得W = 10N×5m = 50J 。强调在计算功时，力和距离必须是对应的，即距离是物体在该力方向上移动的距离。 （4）拓展与应用：介绍功的单位焦耳的来历，让学生了解科学单位的命名背景。进一步拓展功的计算在实际生活中的应用，如计算汽车牵引力做功、人爬楼梯克服重力做功等。鼓励学生提出自己生活中遇到的可能涉及功计算的场景，大家一起分析解决。 3. 教师引导、学生归纳小结：引导学生回顾本节课所学内容，包括功的概念、做功的两个必要因素、功的计算公式及单位等。让学生自己总结判断功是否做功的方法和计算功时的注意事项，教师进行补充和完善。 4. 课堂练习 （1）下列情况中，力对物体做功的是（ ） A. 用力提着水桶站在原地不动 B. 用力推汽车，汽车没有被推动 C. 冰块在光滑的水平冰面上匀速滑动 D. 把货物从地面搬到车上 （2）一个人用50N的力沿水平方向推一个重为200N的箱子匀速前进2m，推力做功______J，重力做功______J。 （3）用100N的力将重50N的铅球掷出10m远，则人对铅球所做的功是（ ） A. 1000J B. 500J C. 0J D. 条件不足，无法计算 5. 课后练习 （1）起重机将重3×10³N的货物匀速吊起10m，求起重机对货物做的功。 （2）小明体重500N，他从一楼走到三楼，每层楼高3m，求小明克服重力做的功。 （3）一辆汽车在平直公路上行驶，受到的牵引力为2000N，行驶了5km，求牵引力做的功。如果汽车行驶过程中受到的阻力为1500N，求阻力做的功。 6. 课后反思：回顾本节课的教学过程，思考学生对功的概念和计算的掌握情况。分析在讲解做功的两个必要因素时，学生理解困难的地方，以便在后续教学中进行针对性的强化。反思课堂练习和课后练习的设计是否合理，是否能有效帮助学生巩固所学知识，根据学生的反馈调整教学策略。 第二课时：功率 1. 课前导学 （1）功率的引入：通过生活中的场景，如建筑工地上用起重机搬运建筑材料，有的起重机搬运速度快，有的搬运速度慢；两个同学同时从一楼往楼上提水，一个同学很快提了很多趟，另一个同学提得很慢。引导学生思考如何比较做功的快慢，从而引出功率的概念。 （2）功率的概念：功率是表示做功快慢的物理量。功与做功所用时间之比叫做功率，用字母P表示。 （3）功率的计算公式：功率的计算公式是P = W/t。其中，P表示功率，单位是瓦特，简称瓦，符号是W；W表示功，单位是焦耳，符号是J；t表示做功所用的时间，单位是秒，符号是s 。由P = W/t和W = Fs还可以推导出P = Fv（v表示物体运动的速度，单位是米/秒，符号m/s），这个公式在分析物体在力的作用下做匀速直线运动时功率的问题很有用。 （4）功率的单位：在国际单位制中，功率的单位是瓦特，1瓦特 = 1焦耳/秒，即1W = 1J/s 。常用的功率单位还有千瓦（kW），1千瓦 = 1000瓦特，即1kW = 1000W 。例如，某汽车发动机的功率是50kW，表示该发动机每秒做功50000J。 2. 课堂导学 （1）比较做功快慢的方法：回顾课前引入的场景，详细讲解比较做功快慢的两种方法：一是在相同时间内，比较做功的多少，做功越多，做功越快；二是做相同的功，比较所用时间的长短，所用时间越短，做功越快。结合具体数据，如甲在5s内做功100J，乙在10s内做功200J，引导学生分别用两种方法比较甲、乙做功的快慢，让学生理解功率概念的建立过程。 （2）功率公式的讲解与应用：以具体题目为例，讲解功率计算公式P = W/t的应用。例如，一台起重机在10s内将重为5000N的物体匀速提升了2m，求起重机的功率。首先根据W = Fs计算出起重机做的功W = 5000N×2m = 10000J，然后根据P = W/t，可得P = 10000J÷10s = 1000W 。强调在计算功率时，要注意功和时间的对应关系。对于推导公式P = Fv，通过分析物体在水平方向上做匀速直线运动时，牵引力F与速度v的关系，结合功的计算，让学生理解该公式的推导过程和适用条件，并通过简单的计算练习，如已知汽车牵引力和行驶速度，求汽车发动机功率，加深学生对公式的理解和运用能力。 （3）功率的测量实验：介绍测量功率的实验原理和方法。以测量人爬楼梯的功率为例，实验器材可选用体重计、卷尺、秒表。实验步骤：用体重计测量人的质量m，根据G = mg计算出人的重力G；用卷尺测量楼梯的高度h；让人从一楼快速跑到指定楼层，用秒表记录所用时间t 。根据W = Gh计算出人克服重力做的功，再根据P = W/t计算出人爬楼梯的功率。组织学生分组讨论实验过程中的注意事项，如测量时间要准确、爬楼梯过程中尽量保持匀速等，培养学生的实验设计和操作能力。 （4）生活中功率的实例分析：展示一些生活中常见机械的功率数据，如空调、洗衣机、汽车发动机等的功率，让学生了解不同机械做功快慢的差异。分析这些机械在不同工作状态下功率的变化情况，如汽车爬坡时和在平路上行驶时功率的变化，引导学生运用所学知识解释其原因，加深对功率概念的理解和实际应用能力。 3. 教师引导、学生归纳小结：引导学生回顾本节课所学内容，包括功率的概念、表示的物理意义、计算公式及单位，以及比较做功快慢的方法和测量功率的实验原理。让学生总结在运用功率公式进行计算时的注意要点，以及如何分析生活中与功率相关的现象，教师进行点评和补充。 4. 课堂练习 （1）关于功率，下列说法正确的是（ ） A. 功率越大，做功越多 B. 做功时间越短，功率越大 C. 做功越多，功率越大 D. 相同时间内，做功越多，功率越大 （2）甲、乙两同学体重相同，都从一楼跑到三楼，甲用了10s，乙用了12s，则（ ） A. 甲做的功多，功率大 B. 乙做的功多，功率大 C. 甲、乙做功一样多，甲的功率大 D. 甲、乙做功一样多，乙的功率大 （3）一台机器的功率是1000W，它表示的意思是（ ） A. 这台机器每次只能做1000J的功 B. 这台机器每小时能做1000J的功 C. 这台机器每秒能做1000J的功 D. 这台机器每秒能做1000W的功 （4）一辆汽车在平直公路上以15m/s的速度匀速行驶，受到的牵引力为3000N，则汽车发动机的功率是多少？ 5. 课后练习 （1）某同学在10s内将一个重50N的物体匀速举高2m，求该同学做功的功率。 （2）一台起重机的功率是5kW，它在30s内可以做多少功？ （3）一辆功率为60kW的汽车，在水平公路上匀速行驶，速度为72km/h，求汽车受到的牵引力是多少？ 6. 课后反思：回顾本节课的教学情况，思考学生对功率概念和相关计算的掌握程度。分析在讲解功率公式推导和实验测量部分，学生存在的理解困难和操作问题，以便在后续辅导中进行重点突破。观察学生在课堂练习和课后练习中的答题情况，了解学生对知识的运用能力，根据反馈调整教学方法和补充相关练习，帮助学生更好地掌握功率这一重要知识点。 参考答案 第一课时：功 1. 课堂练习 （1）D （2）100；0 （3）D 2. 课后练习 （1）已知G = 3×10³N，h = 10m，根据W = Gh，可得W = 3×10³N×10m = 3×10⁴J。 （2）从一楼到三楼上升的高度h = 3m×2 = 6m，G = 500N，根据W = Gh，可得W = 500N×6m = 3000J。 （3）牵引力做功：已知F = 2000N，s = 5km = 5000m，根据W = Fs，可得W = 2000N×5000m = 1×10⁷J 。阻力做功：因为汽车做匀速直线运动，阻力f = 1500N，且物体在阻力方向上移动的距离与在牵引力方向上移动的距离相同，所以阻力做功W = fs = 1500N×5000m = 7.5×10⁶J 。 第二课时：功率 1. 课堂练习 （1）D （2）C （3）C （4）已知v = 15m/s，F = 3000N，根据P = Fv，可得P = 3000N×15m/s = 45000W = 45kW 。 2. 课后练习 （1）已知G = 50N，h = 2m，t = 10s，根据W = Gh，可得W = 50N×2m = 100J，再根据P = W/t，可得P = 100J÷10s = 10W 。 （2）已知P = 5kW = 5000W，t = 30s，根据W = Pt，可得W = 5000W×30s = 1.5×10⁵J 。 （3）已知P = 60kW = 60000W，v = 72km/h = 20m/s，根据P = Fv，可得F = P/v = 60000W÷20m/s = 3000N 。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$