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

《功与功率》教学设计 一、教材分析 本节课选自高中物理第二册（人教版）第八章第一节。本节课内容围绕功与功率的概念展开，阐述关于功与功率的计算。本节课不仅是初高中知识的衔接，也是能量与力的结合点。 二、学情分析 在本节课学习前，学生已经掌握了力的概念，知道了力的作用点以及力的作用方向，熟练力的作用效果，因此本节课将学习：功、功率。在初中阶段，学生已经初步接触过功的概念及其简单计算，在此基础上，进一步修正完善功的概念以及计算方法，使学生掌握本节课内容。 三、教学目标 1.物理观念 能够清晰理解功和功率的定义，并根据功的定义求解某个力做功以及求解功率。 2.科学探究 通过功的公式中的物理量探究正功、负功的定义。通过思考做功的快慢推导功率。 3.科学思维 思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键。 4.科学态度与责任 能从物理学的视角正确描述和解释自然现象，能综合应用物理知识解决实际问题，能指导工作和生活实践。 四、教学重点 1.在理解力对物体做功的两个要素的基础上掌握功的计算公式。 2.掌握功率的定义式以及推导式。 五、教学难点 1.物体在力的方向上的位移与物体运动的位移容易混淆。 2.要使学生对负功的意义有所认识，也较困难。 3.平均功率与瞬时功率的理解。 六、教学方法 讲授法、归纳法 七、教学过程 教学环节 主体内容 学生活动 设计意图 新课引入 一、新课引入 1. 初中回顾 提起功和功率，想必大家都多少可以回想起在初中学过的一些知识。首先，我们在初中学过关于功的定义：力与物体在力的方向上通过的距离的乘积称为机械功，简称功。 所以我们可以知道，做功有两个必要因素：①力；②物体在力的方向上通过的距离。那同学们还记得怎么计算功吗？功的计算公式：W=F 2. 提出问题 当力的方向与该力作用下物体的运动方向在一条直线上时，该力做的功等于力乘位移.如图所示，若力的方向与位移的方向间存在一个夹角，则该力做的功又如何求解？ 回忆初中知识并思考当力与位移方向产生夹角时，如何求解？ 通过回顾以及问题的提出引入本节课的新知识。 正课教学 二、功及功的公式 1.功的定义 如果物体受到力的作用，并且在力的方向上发生了一段位移，这个力就对物体做了功，功等于力的大小和物体在力的方向上发生的位移大小的乘积。功是标量，只有大小，没有方向。 2.做功的两个不可缺少的因素 (1)力；(2)物体在力的方向上发生的位移。 3.功的公式 ①W=F 其中W表示功，F表示力的大小，表示在力F的作用下发生的位移的大小，α表示力和位移方向的夹角。 ②公式的推导 Ⅰ.将力分解为沿位移方向和垂直于位移方向。 Ⅱ.将位移分解为沿力方向和垂直于力的方向。 ③公式适用条件 计算大小和方向均不变的恒力做的功。 4.功的单位 在国际单位制中，功的单位是焦耳，简称焦，符号是J.1J等于1N的力使物体在力的方向上发生1 m位移的过程中所做的功，所以1J=1 N×1 m=1 N·m. 三、正功与负功 功是标量，没有方向，但有正、负，其运算遵循代数运算法则。 (1)当时，，W＞0，表示力对物体做正功，说明在物体发生该段位移的过程中，该力是动力，会使物体的能量增加。 (2)当时，，W=0，表示当力的方向与位移的方向垂直时，力对物体不做功。 (3)当时，，W<0，表示力对物体做负功，说明在物体发生该段位移的过程中，该力是阻力，会使物体的能量减少。 可见，一个力作用于物体，可能对物体做正功，也可能对物体做负功，还可能不做功。 四、总功的两种求解方法 1.先求合力，再求合力做的功。 2.先求各分力做的功，再求总功。 五、功率 1.定义 功W与完成这些功所用时间t之比叫作功率， 定义式为 2.物理意义 描述快慢的物理量一定跟时间有关.例如，描述物体运动快慢的物理量是位移与发生这段位移所用时间的比值，描述速度变化快慢的物理量是速度的变化量与完成这一变化所用时间的比值.我们用“功率”来描述力对物体做功的快慢。功W是标量，因此功率P也是标量。 3.功与功率大小辨析 功和功率是两个不同的物理量，功率是表示力对物体做功快慢的物理量，并不表示做功的多少，力对物体做功多，功率不一定大。只有在做功时间相同的情况下，力对物体做的功越多，功率才越大。 4.功率的单位 在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦(W).技术上常用千瓦(kW)作功率的单位，1 kW=1000 W. 六、功率的推导式 1.推导 功率的定义式为，又因为恒力F与位移同方向时有，则此种情况下，故功率的另一个表达式为。 3. 补充 1 适用于恒力F和速度v同方向的情况。 2 当力F和速度v不在同一直线上时，同样可以分解F或v，得到表达式，其中是F、v之间的夹角。 七、平均功率和瞬时功率 1.平均功率 平均功率表示力在一段时间内做功的平均快慢程度.平均功率与一段时间(或过程)有关，计算时应明确是哪个力在哪段时间(或过程)内做功的平均功率。常用来求平均功率，如果用求，公式中的v应为平均速度。 2.瞬时功率 要精确地描述做功的快慢程度，必须用瞬时功率，瞬时功率就是力在某一时刻(或某一位置)的功率.如果用公式计算瞬时功率，公式中的v应为瞬时速度。当物体做匀速直线运动时，瞬时功率等于平均功率。 八、总结 本节课学习了功和功率的定义、公式、适用范围以及相关拓展，学生掌握了功与功率的相关知识，课下加以练习来巩固所学知识。 九、板书设计 学生跟随老师思路对功与功率基本知识和拓展进行学习 进行相关知识点的讲解和强调 学科网（北京）股份有限公司 $$