8.1功与功率 教学设计 -2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

教学评一体化课时备课模板 课题 功与功率 课时 1 所在教材与单元 统编版（2019）必修第二册-第八章 课型 新授 学习目标 一、物理观念 学生应理解功与功率的基本概念，掌握功是力在空间上的积累，其大小取决于力、位移及二者夹角；功率则是描述做功快慢的物理量，有平均功率与瞬时功率之分。建立功与能量转化的联系，明确做功过程就是能量转化的过程，为后续能量守恒定律的学习筑牢基础。 二、科学思维 引导学生运用比值定义法，深入理解功率概念，类比速度定义方式，加深对功率本质的认识。在分析复杂的做功问题时，学会构建物理模型，如将物体的运动分解为多个简单过程，分析每个过程中力做功的情况，培养逻辑推理和抽象思维能力。 三、科学探究 组织学生设计实验测量功率，如测量人爬楼梯的功率。通过实验，让学生经历提出问题、设计方案、收集数据、分析论证的探究过程，掌握科学探究的方法，提升动手实践与合作交流能力。 四、科学态度与责任 通过展示功与功率在生产生活中的应用，如汽车发动机功率、起重机做功等，让学生体会物理知识的实用价值，培养学生将物理知识服务于社会的意识，增强学生对科学的责任感。 重难点 重点是准确理解功与功率的概念，熟练掌握功和功率的计算方法，明确正功、负功的含义及能量转化情况。难点在于对变力做功的计算，如物体做曲线运动或力的大小、方向随时间变化时的做功问题；以及对瞬时功率的理解与计算，区分平均功率和瞬时功率在不同情境下的应用。 教学环节 学习活动 新课教学 一、课程导入 教师：同学们，大家早上好！今天我们开始新的一课，来学习物理中一个非常重要的概念——功与功率。在我们日常生活中，经常会听到“做了多少功”、“功率多大”这样的说法，那么这些到底是什么意思呢？功和功率在物理学中扮演着怎样的角色呢？让我们带着这些问题，开始今天的学习。 二、新课讲授 （一）功的概念 教师：首先，我们来了解一下功的基本概念。功是描述力对物体做功效果的物理量，用字母W表示。那么，力做功需要满足哪些条件呢？ 学生A：需要有力作用在物体上，并且物体在力的方向上发生了位移。 教师：非常好！力做功必须同时满足两个条件：一是有力作用在物体上，二是物体在力的方向上发生了位移。这两个条件缺一不可。那么，功的计算公式是什么呢？ 学生B：功等于力和在力的方向上移动的距离的乘积。 教师：基本正确，但需要注意一点，这里的距离应该是位移的大小，并且要考虑力和位移的方向。功的计算公式可以表示为：W=Fs·cosθ，其中F是力，s是位移的大小，θ是力和位移之间的夹角。当力和位移方向相同时，θ=0，cosθ=1，公式简化为W=Fs。 教师：现在，我们来看一个例子。假设一个人用100N的力推一个箱子，箱子在力的方向上移动了5m，那么这个人对箱子做了多少功呢？ 学生C：根据公式W=Fs，代入F=100N，s=5m，得到W=100×5=500J。 教师：完全正确！这个例子很好地说明了功的计算方法。 （二）功的正负 教师：接下来，我们来讨论一下功的正负。在物理学中，功有正负之分，那么功的正负是怎么规定的呢？ 学生D：如果力和位移方向相同，那么功就是正的；如果力和位移方向相反，那么功就是负的。 教师：非常准确！当力和位移方向相同时，力对物体做正功；当力和位移方向相反时，力对物体做负功。如果力和位移方向垂直，那么力对物体不做功，即功为零。 教师：现在，我们来看一个练习题。一个人用50N的力竖直向上提一个重为40N的水桶，水桶上升了3m。在这个过程中，人对水桶做了多少功？重力对水桶做了多少功？ （学生思考并计算） 学生E：人对水桶的力是竖直向上的，位移也是竖直向上的，所以人对水桶做正功，W人=Fs=50×3=150J。重力的方向是竖直向下的，但水桶的位移是竖直向上的，所以重力对水桶做负功，W重=-mgh=-40×10×3=-1200J。 教师：很好！这个同学不仅计算出了功的大小，还正确地判断了功的正负。 （三）功率的概念 教师：接下来，我们来学习功率的概念。功率是描述做功快慢的物理量，用字母P表示。那么，功率的计算公式是什么呢？ 学生F：功率等于功除以时间。 教师：正确！功率的计算公式可以表示为：P=W/t，其中W是功，t是时间。这个公式告诉我们，在相同时间内做的功越多，功率就越大；或者在做相同功的情况下，所用时间越短，功率也越大。 教师：现在，我们来看一个例子。假设一台机器在1分钟内做了1200J的功，那么这台机器的功率是多少呢？ 学生G：根据公式P=W/t，代入W=1200J，t=60s，得到P=1200/60=20W。 教师：完全正确！这个例子很好地说明了功率的计算方法。 （四）额定功率和实际功率 教师：在实际生活中，我们经常会遇到额定功率和实际功率这两个概念。那么，它们分别是什么意思呢？ 学生H：额定功率是指机器在正常工作条件下能够长时间连续工作的最大功率；实际功率是指机器在实际工作过程中实际消耗的功率。 教师：非常好！额定功率是机器的一个重要参数，它告诉我们这台机器最多能做多大的功。而实际功率则取决于机器的工作状态和负载情况。一般来说，实际功率会小于或等于额定功率。 教师：现在，我们来看一个练习题。一台电动机的额定功率为1000W，它正常工作时的电压为220V，电流为5A。求这台电动机正常工作时的实际功率，并判断它是否超负荷工作。 （学生思考并计算） 三、课堂互动 （一）小组讨论 教师：现在，我们来进行一个小组讨论。请大家分组讨论以下几个问题： 1. 在日常生活中，你遇到过哪些与功和功率相关的现象或例子？ 2. 你认为功和功率在物理学中有哪些重要的应用？ 3. 你对功和功率的理解还有哪些疑问或困惑？ （学生分组讨论，教师巡视指导） （二）提问与解答 教师：好，时间差不多了。现在，我们请几个小组来分享一下你们的讨论结果。 小组A：我们组认为，在日常生活中，骑自行车上坡时感觉费力，就是因为上坡时需要克服重力做功，所以功率会增大。另外，我们在跑步时，如果速度快，那么我们的功率就大；如果速度慢，那么我们的功率就小。 教师：很好！这个小组举了两个很好的例子来说明功和功率在日常生活中的应用。那么，功和功率在物理学中有哪些重要的应用呢？ 小组B：我们认为，功和功率在物理学中有很多重要的应用。比如，在力学中，我们可以用功来描述力对物体做功的效果；在电学中，我们可以用功率来描述电流做功的快慢；在热学中，我们也可以用功率来描述热传递的快慢等等。 教师：非常全面！这个小组很好地总结了功和功率在物理学中的应用。那么，你们对功和功率的理解还有哪些疑问或困惑呢？ 小组C：我们组对功率的单位有些困惑。我们知道功率的单位是瓦特（W），但瓦特是怎么来的呢？它和其他单位之间有什么关系呢？ 教师：这个问题问得很好！瓦特是功率的国际单位制单位，它是由焦耳（J）和秒（s）组成的复合单位。具体来说，1瓦特等于1焦耳每秒（1W=1J/s）。这意味着，如果一个物体在1秒内做了1焦耳的功，那么它的功率就是1瓦特。另外，瓦特还可以和其他单位进行换算，比如1千瓦（kW）等于1000瓦特（W），1马力（hp）大约等于745.7瓦特（W）等等。 （三）师生问答 教师：现在，我们来进行一个师生问答环节。请大家提出你们对功和功率的疑问或困惑，我会尽力解答。 学生J：老师，我在做题时经常遇到一些涉及变力做功的问题，这类问题应该怎么解决呢？ 教师：这个问题很有代表性。对于变力做功的问题，我们一般可以采用以下几种方法来解决：一是利用动能定理或机械能守恒定律来求解；二是利用微元法或积分法来求解；三是利用一些特殊的物理模型或公式来求解。具体采用哪种方法，需要根据题目的具体情况来决定。不过，无论采用哪种方法，都需要对功和功率的概念有深入的理解。 学生K：老师，我觉得功率这个概念很抽象，有没有什么直观的方法来理解它呢？ 教师：这个问题问得很好！功率确实是一个比较抽象的概念，但我们可以通过一些直观的方法来理解它。比如，我们可以把功率想象成一个人干活的速度。如果一个人干活的速度很快，那么他在相同时间内就能完成更多的工作，这就是功率大的表现。另外，我们还可以把功率想象成水流的速度。如果水流的速度很快，那么它在相同时间内就能流过更多的距离，这也是功率大的表现。通过这些直观的比喻，我们可以更好地理解功率的概念。 例题1 题目：用大小为10N的水平推力推静止在水平地面上的桌子，但没有推动，桌子受到的摩擦力____（小于/等于/大于）10N，此时桌子受到的合力为____N。若用15N的力推桌子，桌子做匀速直线运动，则桌子受到的滑动摩擦力为____N。 解析：用10N的力推桌子没有推动，说明桌子处于静止状态，受力平衡。在水平方向上，桌子受到的推力和静摩擦力是一对平衡力，大小相等，方向相反。因此，摩擦力等于10N，合力为0。当用15N的力推桌子时，桌子做匀速直线运动，说明桌子仍然受力平衡。此时桌子受到的滑动摩擦力和推力是一对平衡力，大小相等，方向相反。因此，滑动摩擦力等于15N。 答案：等于；0；15 习题1 题目：某同学用水平推力推停在平直公路上的汽车，没能推动，则下列说法正确的是() A.因为推力小于汽车所受阻力，所以汽车未被推动 B.因为推力小于汽车的重力，所以汽车未被推动 C.汽车受到的合力等于零 D.此时汽车受到的阻力大于推力 答案：C 习题2 题目：下列关于功率的说法中，正确的是() A.物体做功越多，功率就越大 B.物体做功越快，功率就越大 C.物体做功时间越长，功率就越小 D.做功所用时间越少，功率就越大 答案：B 习题3 题目：体重为500N的小明双脚站立在水平地面上，双脚与地面的接触面积为0.04m2。小明用100N的力竖直向上提静止在地面上重150N的水桶，则() A.水桶受到的合力为100N B.地面对小明的支持力为650N C.小明对地面的压强为1.25×104Pa D.小明双脚站立时对地面的压强比单脚站立时对地面的压强小 答案：B；D 习题4 题目：下列关于功率的说法正确的是() A.做功多的机械，功率一定大 B.做功时间短的机械，功率一定大 C.做相同的功，用的时间越长，功率越大 D.在相同时间内做的功越多，功率越大 答案：D 四、课堂小结 教师：好，时间差不多了。现在，我们来进行一下课堂小结。本节课我们主要学习了功与功率的相关概念、计算公式以及它们的应用。我们知道了功是描述力对物体做功效果的物理量，功率是描述做功快慢的物理量。我们还讨论了功的正负、额定功率和实际功率等概念，并通过一些例子和练习题加深了对这些概念的理解。希望大家能够认真掌握这些知识点，为后续的学习打下坚实的基础。 五、布置作业 教师：最后，我给大家布置一下本节课的作业。请大家完成教材上的相关习题，并预习下一节课的内容。另外，我还给大家准备了一个思考题：如果一个人用恒定的力推一个箱子在水平地面上做匀速直线运动，那么在这个过程中，人对箱子的功率是如何变化的？请大家认真思考 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$