四、功率（导学案）物理苏科版2024九年级上册

本文围绕“功率”展开，介绍功率概念、公式、单位及物理意义，承接功的知识，为后续学习奠基。通过实例分析、实验探究等环节，培养学生物理观念、科学思维、科学探究等核心素养，如在实验探究中提升科学探究能力。 该设计亮点在于采用类比法建立概念，结合生活实例与实验。从学生层面看，能提升其分析解决问题能力；从教师层面看，提供清晰授课思路；从课堂效果看，增强互动，有效突破做功快慢辨析等教学难点。

四、功率 （导学案） 【学习目标】 1．知道功率的概念； 2．知道功率的公式、单位及物理意义，会用功率的公式解决简单问题； 3．能设计实验测量人做功功率。 【学习重点】 1．会比较物体做功的快慢； 2．通过类比法建立功率的概念、物理意义等； 3．利用功率的公式进行有关计算。 【学习难点】 1．做功多少与做功快慢的辨析； 2．实验：估测上楼时的功率； 3．功率的综合应用。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1．人爬楼做功，实际上是克服 力做功，W= 。 2．比较做功快慢的方法：①相同时间比 多少；②做相同的功比较做功 ；③做功和时间都不同，则比较功与时间的 。 3．将功与做功所用时间的比，叫作 ，用 表示．公式： 。功率的单位是： ，简称 ，符号是 ；1W= J/s。1kW= W，1MW= kW。 4．估测上楼功率，实验原理是： ；需要测量的物理量有：①自己的 ，求出自己的重力G；②上楼的 ；③上楼所用的 。 【探究新知】 探究一、比较做功的快慢 【复习】对物体做功有两个必要条件：一是对物体有力的作用；二是物体在力的方向上通过一定的距离。 如下图所示，我们进一步理解做功有两个必要条件，以及“人对物体做功”的实质。 【问题情境】人克服重力做功 以导入新课中的小明爬楼为例进行分析，①如图所示，是分析重力做功的过程。②重力做功，人是竖直向下通过一定距离的；但是人消耗身体内的化学能，使自己竖直向上通过一定距离，把这个过程称为人克服重力做功。 1．比较做功的快慢 如图所示，①在相同时间内，起重机运送的砖比人运送的多，说明起重机做的功比人做的功多；②起重机和人运送同样数量的砖，做相同的功，起重机所用时间短。以上两种情形都表明相对于人，起重机做功更快。 我们曾用单位时间内通过的路程来表示物体运动的快慢，与之类似，我们也可以用单位时间内做的功来表示做功的快慢。 探究二、功率 1．功率 （1）功率的定义：物理学中，将功与做功所用时间的比，叫作功率，用 表示．它的大小等于单位时间内所做的功。 （2）功率的公式：若用P 表示功率、 W表示功、t 表示时间，则功率的公式可写成 （3）功率的单位：在国际单位制中，功的单位是焦（J），时间的单位是秒（s），则功率的单位是焦/秒（J/s）。为了纪念英国发明家、工程师瓦特在改进蒸汽机方面所作的重要贡献，我们把焦/秒（J/s）叫做瓦特，简称瓦，符号是W；1W=1J/s。 常用单位：千瓦（kW）、兆瓦（MW） 1kW=103W，1MW=103kW （4）常见的功率值 （5）功率的计算 注意事项： ①使用公式时，一定要注意三个量的对应关系，功W一定是对应的时间t内完成的，这样算出来的功率才是时间t内的功率。 ②由计算出的功率是平均功率，即在时间t内的平均功率。 【例1】用100N 的水平力推着小车在水平面上做匀速直线运动，5s内小车前进了10m，则在这段时间内： （1）推力做功是多少？ （2）推力的功率是多大？ 【例2】如图所示，质量为 80kg 的工人用动滑轮提重为300N货物 ，货物 20s 内被匀速提升 5m，工人的拉力为 200N．已知动滑轮重 50N（g＝10N/kg）。求： （1）工人对地面的压力； （2）拉力所做的功； （3）拉力的功率大小. 2．功率的推导式 【讨论与思考】为什么汽车上坡时，司机经常用换挡的方法减小速度？为什么同样一辆机动车，在满载时的行驶速度一般比空载时小得多？ 【例3】一辆汽车在水平路面上匀速行驶，速度为30m/s，此时汽车的发动机在90kW的功率下工作。求牵引力F的大小和所受阻力f的大小。 探究三、估测上楼时的功率 1．实验：测量人上楼的功率 【问题情境】同组同学中，谁上楼时的功率大？你猜测时考虑了哪些因素？ 【思考与讨论】 1．如何比较同学上楼时的功率？可以有哪些不同的方案？ 2．如果要估测功率的大小，需要测量哪些物理量？用什么工具测量？ 【演示实验】 1．相互合作进行实际测量，将实验数据记录在自己设计的表格中。再利用同样的方法测量并记录每一位同学上楼时的实验数据。 2．根据实验数据计算功率值，感受人上楼时功率的大小。 如何测量出上楼的功率呢？ 分析：由可知，要测量功率，必须测量上楼所做的功W和所用的时间t。要测自己上楼的功，根据功的公式，需要知道体重G和楼的高度h，需要测出自己的质量m、楼层的高度h。 【实验步骤】 （1）用体重计测出自己的质量m，求出自己的重力G。 （2）用皮尺测出所登楼层的高度h。 （3）用秒表测出自己上楼所用的时间t。 （4）用公式，求出人上楼的功率P。 （5）用同样的方法测量并设计的表格记录每一位同学上楼时的实验数据。 【实验表格】 m/kg h/m t/s P/W 同学1 同学2 同学3 同学4 …… 【课堂总结】 第4节 功率 【课堂练习】 1．使用机械做功时，下面说法正确的是（ ） A．功率大的机器一定比功率小的机器做功多 B．.功率大的机器一定比功率小的机器做功时间少 C．功率小的机器一定比功率大的机器做功慢 D．以上说法都不对． 2．某同学听到上课铃响了，他一口气从一楼跑到三楼，所用时间为10s．则他上楼消耗的功率最接近（ ） A．3W B．30W C．300 W D．3000W 3．如图所示，两名运动员，甲比乙高，若他们举起相同质量的杠铃所用的时间相等，则（ A ） A．甲做功较多，功率较大 B．乙做功较多，功率较小 C．甲做的功较多，甲、乙功率相等 D．甲、乙做功相等，乙的功率大 4．甲、乙两个集装箱质量相同，用起重机先将甲集装箱以 0.5m/s的速度提升8m，再将乙集装箱以1m/s 速度提升相同的高度，那么起重机（ ） A．第一次做功多，功率大 B．第二次做功多，功率小 C．两次做功一样多，功率也一样 D．两次做功一样多，第二次功率大 5．在自由下落过程中物体运动速度会越来越快，一个物体由A点自由下落，相继经过B、C两点，已知AB = BC，如图所示，物体在AB 段重力做功W1，功率P1；在AC段重力做功W2 ，功率P2 ，则下列关系正确的是（ ） A．2W1= W2，P1= P2 B．2W1= W2，P1> P2 C．2W1= W2，P1< P2 D．2W1≠ W2，P1≠ P2 6．两台机器，甲的功率是750瓦，乙的功率是2250瓦，甲、乙在相同时间里，做功之比是 ；若完成相同的功，甲、乙所用时间之比为 。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 四、功率 （导学案） 【学习目标】 1．知道功率的概念； 2．知道功率的公式、单位及物理意义，会用功率的公式解决简单问题； 3．能设计实验测量人做功功率。 【学习重点】 1．会比较物体做功的快慢； 2．通过类比法建立功率的概念、物理意义等； 3．利用功率的公式进行有关计算。 【学习难点】 1．做功多少与做功快慢的辨析； 2．实验：估测上楼时的功率； 3．功率的综合应用。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1．人爬楼做功，实际上是克服重力做功，W= Gh 。 2．比较做功快慢的方法：①相同时间比 做功 多少；②做相同的功比较做功时间；③做功和时间都不同，则比较功与时间的比值。 3．将功与做功所用时间的比，叫作功率，用 表示．公式： 。功率的单位是：瓦特，简称 瓦，符号是W；1W= 1 J/s。1kW= 103 W，1MW= 103 kW。 4．估测上楼功率，实验原理是： ；需要测量的物理量有：①自己的质量m，求出自己的重力G；②上楼的高度h；③上楼所用的时间t。 【探究新知】 探究一、比较做功的快慢 【复习】对物体做功有两个必要条件：一是对物体有力的作用；二是物体在力的方向上通过一定的距离。 如下图所示，我们进一步理解做功有两个必要条件，以及“人对物体做功”的实质。 【问题情境】人克服重力做功 以导入新课中的小明爬楼为例进行分析，①如图所示，是分析重力做功的过程。②重力做功，人是竖直向下通过一定距离的；但是人消耗身体内的化学能，使自己竖直向上通过一定距离，把这个过程称为人克服重力做功。 1．比较做功的快慢 如图所示，①在相同时间内，起重机运送的砖比人运送的多，说明起重机做的功比人做的功多；②起重机和人运送同样数量的砖，做相同的功，起重机所用时间短。以上两种情形都表明相对于人，起重机做功更快。 我们曾用单位时间内通过的路程来表示物体运动的快慢，与之类似，我们也可以用单位时间内做的功来表示做功的快慢。 探究二、功率 1．功率 （1）功率的定义：物理学中，将功与做功所用时间的比，叫作功率，用 表示．它的大小等于单位时间内所做的功。 （2）功率的公式：若用P 表示功率、 W表示功、t 表示时间，则功率的公式可写成 （3）功率的单位：在国际单位制中，功的单位是焦（J），时间的单位是秒（s），则功率的单位是焦/秒（J/s）。为了纪念英国发明家、工程师瓦特在改进蒸汽机方面所作的重要贡献，我们把焦/秒（J/s）叫做瓦特，简称瓦，符号是W；1W=1J/s。 常用单位：千瓦（kW）、兆瓦（MW） 1kW=103W，1MW=103kW （4）常见的功率值 （5）功率的计算 注意事项： ①使用公式时，一定要注意三个量的对应关系，功W一定是对应的时间t内完成的，这样算出来的功率才是时间t内的功率。 ②由计算出的功率是平均功率，即在时间t内的平均功率。 【例1】用100N 的水平力推着小车在水平面上做匀速直线运动，5s内小车前进了10m，则在这段时间内： （1）推力做功是多少？ （2）推力的功率是多大？ 【答案】（1）推力做功为 （2）推力的功率为 【例2】如图所示，质量为 80kg 的工人用动滑轮提重为300N货物 ，货物 20s 内被匀速提升 5m，工人的拉力为 200N．已知动滑轮重 50N（g＝10N/kg）。求： （1）工人对地面的压力； （2）拉力所做的功； （3）拉力的功率大小. 【答案】（1）1000N；（2）2000J；（3）100W 【解析】（1）由力的作用是相互的可知，工人对地面的压力等于地面对工人的支持力，工人受到竖直向下的重力、竖直向下绳的拉力和地面对工人的支持力，由力的平衡可得，工人对地面的压力为 F压=F支=G人+F拉=m人g+200N=80kg×10N/kg+200N=1000N （2）如图所示的动滑轮，绳自由端移动的距离为 s=nh=2×5m=10m由W=Fs可得， 拉力做的功为 W=Fs=200N×10m=2000J 由可得，拉力的功率大小为 2．功率的推导式 【讨论与思考】为什么汽车上坡时，司机经常用换挡的方法减小速度？为什么同样一辆机动车，在满载时的行驶速度一般比空载时小得多？ 【分析】机车发动机的功率是一定的，牵引力的大小和运动速度成反比。减少车辆的速度就会使车辆的牵引力增大。 由可知，当功率P一定时，速度v越小，力F越大；当力F一定时，功率P越大，速度v越大；当速度v一定时，功率P越大，力F越大。 【例3】一辆汽车在水平路面上匀速行驶，速度为30m/s，此时汽车的发动机在90kW的功率下工作。求牵引力F的大小和所受阻力f的大小。 解：根据P=Fv，90kW=90000W，得 因为匀速行驶，所以牵引力F和阻力f是一对平衡力，所以f = F = 3000N 探究三、估测上楼时的功率 1．实验：测量人上楼的功率 【问题情境】同组同学中，谁上楼时的功率大？你猜测时考虑了哪些因素？ 【思考与讨论】 1．如何比较同学上楼时的功率？可以有哪些不同的方案？ 2．如果要估测功率的大小，需要测量哪些物理量？用什么工具测量？ 【演示实验】 1．相互合作进行实际测量，将实验数据记录在自己设计的表格中。再利用同样的方法测量并记录每一位同学上楼时的实验数据。 2．根据实验数据计算功率值，感受人上楼时功率的大小。 如何测量出上楼的功率呢？ 分析：由可知，要测量功率，必须测量上楼所做的功W和所用的时间t。要测自己上楼的功，根据功的公式，需要知道体重G和楼的高度h，需要测出自己的质量m、楼层的高度h。 【实验步骤】 （1）用体重计测出自己的质量m，求出自己的重力G。 （2）用皮尺测出所登楼层的高度h。 （3）用秒表测出自己上楼所用的时间t。 （4）用公式，求出人上楼的功率P。 （5）用同样的方法测量并设计的表格记录每一位同学上楼时的实验数据。 【实验表格】 m/kg h/m t/s P/W 同学1 同学2 同学3 同学4 …… 【课堂总结】 第4节 功率 【课堂练习】 1．使用机械做功时，下面说法正确的是（ ） A．功率大的机器一定比功率小的机器做功多 B．.功率大的机器一定比功率小的机器做功时间少 C．功率小的机器一定比功率大的机器做功慢 D．以上说法都不对． 【答案】C 【分析】根据功、功率的关系分析．功率是单位时间内做的功的多少，是表示做功快慢的物理量，二者是不同的物理量． 【解析】A. 由公式W＝Pt可知，功率和时间共同决定了做功的多少，因此功率大的机械做功不一定多，故A错误； B. 由公式W＝Pt可知，功率和做功的多少共同决定了做功的时间长短，因此功率大的机器不一定比功率小的机器做功时间少，故B错误； CD、功率是表示做功快慢的物理量，因此功率小的机器一定比功率大的机器做功慢，故C正确，D错误．故选C。 2．某同学听到上课铃响了，他一口气从一楼跑到三楼，所用时间为10s．则他上楼消耗的功率最接近（ ） A．3W B．30W C．300 W D．3000W 【答案】C 【详解】初中生的质量约为50kg，一层楼的高度约为3m，从一楼跑到三楼上升的高度约为6m，张小虎同学克服自己重力做功的功率约为 故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 3．如图所示，两名运动员，甲比乙高，若他们举起相同质量的杠铃所用的时间相等，则（ A ） A．甲做功较多，功率较大 B．乙做功较多，功率较小 C．甲做的功较多，甲、乙功率相等 D．甲、乙做功相等，乙的功率大 【答案】A 【解析】两人举起的杠铃质量相同，则杠铃重相同，甲比乙高，则举起的高度，由可知，举起杠铃做的功，因为举起杠铃用的时间相同，所以根据知，做功的功率。 故选A。 4．甲、乙两个集装箱质量相同，用起重机先将甲集装箱以 0.5m/s的速度提升8m，再将乙集装箱以1m/s 速度提升相同的高度，那么起重机（ ） A．第一次做功多，功率大 B．第二次做功多，功率小 C．两次做功一样多，功率也一样 D．两次做功一样多，第二次功率大 【答案】D 【解析】由于匀速提升货物，故拉力等于重力，两个集装箱质量相同，则重力相同，由可知，两个集装箱重力和上升的高度都相同，所以做功相同，根据可知，两次拉力相同，但第二次速度大，所以第二次功率大。 故选D。 5．在自由下落过程中物体运动速度会越来越快，一个物体由A点自由下落，相继经过B、C两点，已知AB = BC，如图所示，物体在AB 段重力做功W1，功率P1；在AC段重力做功W2 ，功率P2 ，则下列关系正确的是（ ） A．2W1= W2，P1= P2 B．2W1= W2，P1> P2 C．2W1= W2，P1< P2 D．2W1≠ W2，P1≠ P2 【答案】C 【解析】已知AB=BC，根据W=Gh可知，物体在AB段和BC段做的功相等，则物体在AC段做的功是它们的两倍，即 W2=2W1 假设AB所用时间为t1，BC段所用时间为t2，因为自由下落过程中物体运动速度会越来越快，则 t1>t2 可知AC段所用时间小于2t1，物体在AB段做功功率 在AC段做功功率 因为物体在AC段所用时间小于2t1，则 故C正确，ABD错误。 故选C。 6．两台机器，甲的功率是750瓦，乙的功率是2250瓦，甲、乙在相同时间里，做功之比是 ；若完成相同的功，甲、乙所用时间之比为 。 【答案】 1:3 3:1 【解析】[1]相同时间内两台机器所做功之比 [2]做同样的功两台机器所需的时间之比 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$