11.2 功率（导学案）物理沪粤版2024九年级上册

11.2功率（导学案） 【学习目标】 2022年课程标准 物理素养 3.2.2知道机械功和功率。用生活中的实例说明机械功和功率的含义。 物理观念：理解功率的概念，明确功率是表示做功快慢的物理量；掌握功率的定义、公式及单位，能运用其解释生活中做功快慢的现象，构建关于做功快慢的物理认知。 科学思维：通过类比比较物体运动快慢的方法，推理得出比较做功快慢的思路，培养逻辑推理能力；运用功率公式进行相关计算，提升科学运算和分析问题的思维能力。 科学探究：经历“比较做功快慢”的探究过程，学会设计实验（如登楼测功率）、选择实验器材、获取和处理数据，提升科学探究的实践能力。 科学态度与责任：通过了解不同物体（如“复兴号”、航母等）的功率，感受物理知识在生产生活、科技发展中的应用，增强对科学技术的认知，培养严谨、务实的科学态度和社会责任感。 【学习重点】 1．功率的概念理解，明确功率是反映做功快慢的物理量； 2．功率的公式及其应用，包括利用公式进行做功功率的计算，以及结合生活实例分析功率相关问题； 3．实验探究“比较做功的快慢”（如登楼测功率实验），掌握实验设计思路、测量物理量及数据处理方法。 【学习难点】 1．准确理解功率概念，区分做功多少和做功快慢，突破“做功多≠做功快”的认知误区，清晰建立功率与功、时间的逻辑关系； 2．灵活运用功率公式解决实际问题，尤其是在复杂情境（如多过程做功、不同力做功）中，准确确定功、时间等物理量，进行功率的分析与计算； 3．设计和实施“比较做功快慢”的探究实验时，对实验原理的深度理解、实验变量的控制（如登楼时保持公平性）以及数据的科学处理与分析，形成科学探究的思维和方法。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1．功率是表示物体做功________的物理量。物理学中，把做功的多少与____________之比叫做功率。 2．功率的计算公式。 3．在国际单位制中，功率的单位是____，简称____，符号为____，1W=____J/s，表示物体在____内所做的功是____。 4．在工程技术上，常用________作为功率的单位，1kW=________W。 【课堂探究】 探究一、比较做功的快慢——析情景、找方法 1．探究目标 通过分析不同机械做功的实际情景，归纳总结比较做功快慢的科学方法，明确区分“单一因素判断”与“综合因素判断”的本质差异。 2．探究过程 情景分析：教材活动1研讨 观察教材图11-2-1（起重机与滑轮吊建筑材料），结合两名同学的观点，完成如下表格分析： 判断者 判断依据 观点是否全面 理由 女生 做功的多少 不全面 仅考虑“功的数值大小”，未结合“做功时间”，例如起重机虽做功多，但可能耗时较长 男生 做功的时间 不全面 仅关注“时间长短”，忽略“做功总量”，比如滑轮用时短，但做功可能较少 类比迁移：联系“运动快慢比较” 回顾物体运动快慢的比较方法：需综合“路程”和“时间”两个要素（速度公式）。开展小组讨论：类比该方法，如何科学全面地比较做功快慢？ 关键要点：比较做功快慢需同时考量两个核心因素——做的功（W）和完成功所用的时间（t）。 3．探究结论 科学比较做功快慢的方法：必须同时分析“做功多少”与“所用时间长短”，通过计算“功与时间的比值”进行判断，比值越大，表明做功速度越快。 【例题1】我们可以用两种方法来比较物体做功的快慢，一种方法是 ，另一种方法是 ，物理学中引入功率这个物理量表示物体做功的快慢，实质上是采用了 的方法。 探究二、功率的定义与计算——推公式、明单位 1．探究目标 深入理解功率的物理内涵，推导功率的计算公式；清晰掌握功率的国际单位、常用单位及其换算关系；能够结合具体物理情景，运用公式准确计算功率（核心步骤：先求“功”，再算“功率”）。 2．探究过程 定义推导：从“比值”到“功率” 结合探究一结论，思考：物理学中如何精准描述“做功快慢”？ 依据教材定义：“做功的多少与所用时间的比叫做功率”，可得公式： 功率= 若用P表示功率，W表示功，t表示时间，则公式为： 单位梳理：教材概念提炼 结合教材内容，整理功率相关物理量单位信息如下： 物理量 符号 国际单位 单位符号 换算关系 特殊说明 功率 P 瓦特（瓦） W 1W=1J/s；1kW=1000W 为纪念发明家瓦特命名，工程领域常用“千瓦（kW）” 功 W 焦耳（焦） J - 需通过W=Fs（或W=Gh）先行计算 时间 t 秒 s - 需与实际“做功时间”对应 实例计算：教材“想一想”解析 题目：起重机将2000N材料提升至10m高处，用时40s；滑轮将200N材料提升至10m高处，用时20s。计算两者功率。 小组分工计算（分两步：先算“功”，再算“功率”）： ①起重机： 功的计算：W1=G1h=2000N×10m=20000J 功率计算：P1===500W ②滑轮： 功的计算：W2=G2h=200N×10m=2000J 功率计算：P2===100W 结果分析：起重机功率大于滑轮功率，即起重机做功更快，验证“功与时间比值越大，做功越快”的结论。 3．探究结论 （1）物理意义：功率是描述做功快慢的物理量，功率数值越大，做功速度越快； （2）计算公式：（计算前需通过W=Fs或W=Gh准确求解“功”）； （3）单位关系：1W=1J/s，1kW=1000W 【例题2】物体在水平拉力的作用下，沿粗糙程度相同的水平面做直线运动，其运动图像如图所示。图像中OA段拉力对物体做的功和功率分别为和，AB段拉力对物体做的功和功率分别为和。根据图像分析可知（   ） A． B． C． D． 【例题3】如图1所示，水平拉力F1作用在物体甲上，使其沿水平面以速度v1向右做匀速直线运动；如图2所示，在甲上放置物体乙，水平拉力F2作用在甲上，使两物体一起沿同一水平面以速度v2向右做匀速直线运动。F1和F2作用时间均为t，忽略空气阻力。下列判断正确的是（    ） A．v1一定小于v2 B．F1一定小于F2 C．F1做的功一定小于F2做的功 D．F1的功率一定小于F2的功率 探究三、功率的实际测量——做实验、析因素 1．探究目标 通过“登楼”实验，熟练掌握功率的实际测量流程与计算方法；系统分析影响功率大小的关键因素（如质量、高度、时间）。 2．探究过程 实验设计：教材活动2操作 测量目标拆解：为比较同学登楼时的功率，需测量哪些物理量？（结合公式==需测量的物理量：质量（m）、登楼高度（h）、登楼时间（t）。 测量工具确定： 质量（m）：使用体重秤；登楼高度（h）：用卷尺测量每级台阶高度，乘以台阶总数；登楼时间（t）：采用秒表计时。 数据记录与计算：填写教材表格 参考教材表11-2-1，以小组为单位开展测量并计算（取g=10N/kg）： 姓名 （示例：小明） （示例：小红） 质量m/kg 50 45 体重G/N（G=mg） 500 450 登楼高度h/m 6（如3层楼，每层2m） 6 登楼时间t/s 15 12 登楼做功W/J（W=Gh） 3000 2700 功率P/W（） 200 225 分析讨论：功率差异的原因 结合表格数据，小组讨论两名同学功率不同的潜在原因： 原因1：质量不同导致体重差异，进而影响登楼做功总量（W=Gh=mgh）； 原因2：登楼时间不同，即使做功相同，用时短者功率更大； 原因3：登楼高度差异（若高度不同，需结合高度变化综合分析）。 3．探究结论 测量核心：实际测量功率的关键在于依据公式==，精准测量“质量、高度、时间”三个物理量； 影响因素：功率大小受“做功多少”（与质量、高度相关）和“做功时间”共同影响——时间越短、做功越多，则功率越大。 【例题4】引体向上是同学们经常做的一项健身运动，如图所示，小星同学能连续做10个规范的引体向上动作。综合实践活动小组的同学想估测小星同学做10个规范动作时的功率。 (1)所需要的测量器材有体重计、 和 ； (2)下表是综合实践活动小组设计的实验记录表格，表格a处应填上： ；（表格第二行空格不需要填写数据） 小星的质量/kg a 总时间t/s 功率P/W (3)小星同学做引体向上的功率表达式P= （利用表中物理量的符号表示）； (4)新考法：在实验后反思交流中，小天同学提出也可以通过记下1min内做引体向上的次数来测量做引体向上的功率的大小，小天提出的测量方式与综合实践活动小组的测量方式相比，你觉得哪个更好？并简述理由： 。 【归纳整理】 【课堂练习】 题组A基础过关练 1．下列关于功率的说法正确的是（ ）。 A．物体做功越多，功率越大； B．物体做功越少，功率越大； C．物体做功越快，功率越大； D．物体做功越大，功率越大. 2．小明和爸爸比赛爬楼，爸爸的质量大于小明质量，他们爬相同的楼梯用了相同的时间（）。 A．爸爸比小明做功多，小孩功率大 B．两人做功相同，小孩功率大 C．爸爸比小明做功多，爸爸功率大 D．两人做功相同，功率相同 3．下面关于功和功率的说法中正确的是：( ) A．做功越多，功率越大 B．做功的时间越短，功率就越大 C．在相同的时间内，做功越多，功率越大 D．做相同的功，用的时间越长，功率就越大 4.小明用50s时间匀速拉一物体在水平方向前进10m，功率为80W。求物体与地面的摩擦力。 题组B能力提升练 1.如图，用滑轮组提升重物时，将重50N的物体在10s内匀速提升了2m，已知动滑轮重为10N（不计绳重和摩擦），则提升重物的过程中 （1)重力做功的功率 （2）拉力F做功的功率 2.如图所示，斜面长10m，高4m，将一个重为100N的物体G由斜面底端A，5s匀速推到顶端B，已知拉力F＝50N。 （1）求物体做的功； （2）拉力F的功率； 3.某型号汽车发动机的额定功率为6×104W，在水平路面上匀速行驶时受到的阻力是1200N。在额定功率下，当汽车匀速行驶时，求： （l）发动机所提供的牵引力大小； （2）行驶速度的大小； （3）行驶5min牵引力所做的功。 1/1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 11.2功率（导学案） 【学习目标】 2022年课程标准 物理素养 3.2.2知道机械功和功率。用生活中的实例说明机械功和功率的含义。 物理观念：理解功率的概念，明确功率是表示做功快慢的物理量；掌握功率的定义、公式及单位，能运用其解释生活中做功快慢的现象，构建关于做功快慢的物理认知。 科学思维：通过类比比较物体运动快慢的方法，推理得出比较做功快慢的思路，培养逻辑推理能力；运用功率公式进行相关计算，提升科学运算和分析问题的思维能力。 科学探究：经历“比较做功快慢”的探究过程，学会设计实验（如登楼测功率）、选择实验器材、获取和处理数据，提升科学探究的实践能力。 科学态度与责任：通过了解不同物体（如“复兴号”、航母等）的功率，感受物理知识在生产生活、科技发展中的应用，增强对科学技术的认知，培养严谨、务实的科学态度和社会责任感。 【学习重点】 1．功率的概念理解，明确功率是反映做功快慢的物理量； 2．功率的公式及其应用，包括利用公式进行做功功率的计算，以及结合生活实例分析功率相关问题； 3．实验探究“比较做功的快慢”（如登楼测功率实验），掌握实验设计思路、测量物理量及数据处理方法。 【学习难点】 1．准确理解功率概念，区分做功多少和做功快慢，突破“做功多≠做功快”的认知误区，清晰建立功率与功、时间的逻辑关系； 2．灵活运用功率公式解决实际问题，尤其是在复杂情境（如多过程做功、不同力做功）中，准确确定功、时间等物理量，进行功率的分析与计算； 3．设计和实施“比较做功快慢”的探究实验时，对实验原理的深度理解、实验变量的控制（如登楼时保持公平性）以及数据的科学处理与分析，形成科学探究的思维和方法。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1．功率是表示物体做功快慢的物理量。物理学中，把做功的多少与做功所需时间之比叫做功率。 2．功率的计算公式。 3．在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，符号为W，1W=1J/s，表示物体在1s内所做的功是1J。 4．在工程技术上，常用千瓦（kW）作为功率的单位，1kW=1000W。 【课堂探究】 探究一、比较做功的快慢——析情景、找方法 1．探究目标 通过分析不同机械做功的实际情景，归纳总结比较做功快慢的科学方法，明确区分“单一因素判断”与“综合因素判断”的本质差异。 2．探究过程 情景分析：教材活动1研讨 观察教材图11-2-1（起重机与滑轮吊建筑材料），结合两名同学的观点，完成如下表格分析： 判断者 判断依据 观点是否全面 理由 女生 做功的多少 不全面 仅考虑“功的数值大小”，未结合“做功时间”，例如起重机虽做功多，但可能耗时较长 男生 做功的时间 不全面 仅关注“时间长短”，忽略“做功总量”，比如滑轮用时短，但做功可能较少 类比迁移：联系“运动快慢比较” 回顾物体运动快慢的比较方法：需综合“路程”和“时间”两个要素（速度公式）。开展小组讨论：类比该方法，如何科学全面地比较做功快慢？ 关键要点：比较做功快慢需同时考量两个核心因素——做的功（W）和完成功所用的时间（t）。 3．探究结论 科学比较做功快慢的方法：必须同时分析“做功多少”与“所用时间长短”，通过计算“功与时间的比值”进行判断，比值越大，表明做功速度越快。 【例题1】我们可以用两种方法来比较物体做功的快慢，一种方法是 ，另一种方法是 ，物理学中引入功率这个物理量表示物体做功的快慢，实质上是采用了 的方法。 【答案】 做相同的功，比较做功的时间 相同的时间，比较做功的多少 相同的时间，比较做功的多少 【解析】[1][2]功率是反映做功快慢的一个物理量，为了比较物体做功的快慢，可以做相同的功，比较做功的时间，做相同的功用时少的做功快，用时多的做功慢；还可以在相同的时间内，比较做功的多少，相同的时间内做功越多的做功越快，做功越少的做功越慢。 [3]功率等于单位时间内做功的多少，所以实质上是采用了相同的时间内，比较做功的多少的方法。 探究二、功率的定义与计算——推公式、明单位 1．探究目标 深入理解功率的物理内涵，推导功率的计算公式；清晰掌握功率的国际单位、常用单位及其换算关系；能够结合具体物理情景，运用公式准确计算功率（核心步骤：先求“功”，再算“功率”）。 2．探究过程 定义推导：从“比值”到“功率” 结合探究一结论，思考：物理学中如何精准描述“做功快慢”？ 依据教材定义：“做功的多少与所用时间的比叫做功率”，可得公式： 功率= 若用P表示功率，W表示功，t表示时间，则公式为： 单位梳理：教材概念提炼 结合教材内容，整理功率相关物理量单位信息如下： 物理量 符号 国际单位 单位符号 换算关系 特殊说明 功率 P 瓦特（瓦） W 1W=1J/s；1kW=1000W 为纪念发明家瓦特命名，工程领域常用“千瓦（kW）” 功 W 焦耳（焦） J - 需通过W=Fs（或W=Gh）先行计算 时间 t 秒 s - 需与实际“做功时间”对应 实例计算：教材“想一想”解析 题目：起重机将2000N材料提升至10m高处，用时40s；滑轮将200N材料提升至10m高处，用时20s。计算两者功率。 小组分工计算（分两步：先算“功”，再算“功率”）： ①起重机： 功的计算：W1=G1h=2000N×10m=20000J 功率计算：P1===500W ②滑轮： 功的计算：W2=G2h=200N×10m=2000J 功率计算：P2===100W 结果分析：起重机功率大于滑轮功率，即起重机做功更快，验证“功与时间比值越大，做功越快”的结论。 3．探究结论 （1）物理意义：功率是描述做功快慢的物理量，功率数值越大，做功速度越快； （2）计算公式：（计算前需通过W=Fs或W=Gh准确求解“功”）； （3）单位关系：1W=1J/s，1kW=1000W 【例题2】物体在水平拉力的作用下，沿粗糙程度相同的水平面做直线运动，其运动图像如图所示。图像中OA段拉力对物体做的功和功率分别为和，AB段拉力对物体做的功和功率分别为和。根据图像分析可知（   ） A． B． C． D． 【答案】D 【解析】AB．由图像可知，物体做匀速直线运动，拉力等于摩擦力，同一物体对水平面压力相等，接触面的粗糙程度不变，故物体受到的摩擦力相等，拉力相同，根据可知，运动的距离越远，所做的功越大，由图可知，，则，故AB不符合题意； CD．运动的时间相同都是，根据可知，相同时间内，做功越多，功率越大，即，故C不符合题意，D符合题意。 故选D。 【例题3】如图1所示，水平拉力F1作用在物体甲上，使其沿水平面以速度v1向右做匀速直线运动；如图2所示，在甲上放置物体乙，水平拉力F2作用在甲上，使两物体一起沿同一水平面以速度v2向右做匀速直线运动。F1和F2作用时间均为t，忽略空气阻力。下列判断正确的是（    ） A．v1一定小于v2 B．F1一定小于F2 C．F1做的功一定小于F2做的功 D．F1的功率一定小于F2的功率 【答案】B 【解析】A．匀速运动的速度与拉力大小无关，题目未提供速度关系的任何信息，因此无法确定速度的大小关系，故A错误； B．物体匀速运动时，根据平衡条件可知，拉力大小等于摩擦力的大小，摩擦力与接触面的粗糙程度和压力有关，图2中的压力大于图1中的压力，即图2中的摩擦力大于图1的摩擦力，即F2大于F1，故B正确； C．因无法判断速度的大小关系，便不能确定路程的关系，故不能确定功的大小关系，故C错误； D．功率等于功除以时间，不能确定功的大小关系，也就不能确定功率的大小关系，故D错误。 故选B。 探究三、功率的实际测量——做实验、析因素 1．探究目标 通过“登楼”实验，熟练掌握功率的实际测量流程与计算方法；系统分析影响功率大小的关键因素（如质量、高度、时间）。 2．探究过程 实验设计：教材活动2操作 测量目标拆解：为比较同学登楼时的功率，需测量哪些物理量？（结合公式==需测量的物理量：质量（m）、登楼高度（h）、登楼时间（t）。 测量工具确定： 质量（m）：使用体重秤；登楼高度（h）：用卷尺测量每级台阶高度，乘以台阶总数；登楼时间（t）：采用秒表计时。 数据记录与计算：填写教材表格 参考教材表11-2-1，以小组为单位开展测量并计算（取g=10N/kg）： 姓名 （示例：小明） （示例：小红） 质量m/kg 50 45 体重G/N（G=mg） 500 450 登楼高度h/m 6（如3层楼，每层2m） 6 登楼时间t/s 15 12 登楼做功W/J（W=Gh） 3000 2700 功率P/W（） 200 225 分析讨论：功率差异的原因 结合表格数据，小组讨论两名同学功率不同的潜在原因： 原因1：质量不同导致体重差异，进而影响登楼做功总量（W=Gh=mgh）； 原因2：登楼时间不同，即使做功相同，用时短者功率更大； 原因3：登楼高度差异（若高度不同，需结合高度变化综合分析）。 3．探究结论 测量核心：实际测量功率的关键在于依据公式==，精准测量“质量、高度、时间”三个物理量； 影响因素：功率大小受“做功多少”（与质量、高度相关）和“做功时间”共同影响——时间越短、做功越多，则功率越大。 【例题4】引体向上是同学们经常做的一项健身运动，如图所示，小星同学能连续做10个规范的引体向上动作。综合实践活动小组的同学想估测小星同学做10个规范动作时的功率。 (1)所需要的测量器材有体重计、 和 ； (2)下表是综合实践活动小组设计的实验记录表格，表格a处应填上： ；（表格第二行空格不需要填写数据） 小星的质量/kg a 总时间t/s 功率P/W (3)小星同学做引体向上的功率表达式P= （利用表中物理量的符号表示）； (4)新考法：在实验后反思交流中，小天同学提出也可以通过记下1min内做引体向上的次数来测量做引体向上的功率的大小，小天提出的测量方式与综合实践活动小组的测量方式相比，你觉得哪个更好？并简述理由： 。 【答案】(1)刻度尺 秒表；(2)上升的高度h/m；(3)；(4)见解析 【详解】（1）[1][2]要测功率的大小，需要使用体重计测量人的体重；需要测量每次上升的高度，需要使用刻度尺进行测量；还需用秒表测量连续完成10个引体向上动作需要的时间。 （2）实验中要记录每次上升的高度，因此a处应填上升的高度h/m。 （3）做10个规范动作克服重力做的总功为 则小星同学做引体向上的功率表达式为 （4）综合实践活动小组的测量方式更好，因为人的体质不同，在一定时间内不能保证人持续做动作标准的引体向上或小天的测量方式更好，因为在测量时计时更方便。 【归纳整理】 【课堂练习】 题组A基础过关练 1．下列关于功率的说法正确的是（ ）。 A．物体做功越多，功率越大； B．物体做功越少，功率越大； C．物体做功越快，功率越大； D．物体做功越大，功率越大. 【答案】C。 【解析】功率是描述物体做功快慢的物理量，故选B。 2．小明和爸爸比赛爬楼，爸爸的质量大于小明质量，他们爬相同的楼梯用了相同的时间（）。 A．爸爸比小明做功多，小孩功率大 B．两人做功相同，小孩功率大 C．爸爸比小明做功多，爸爸功率大 D．两人做功相同，功率相同 【答案】C。 【解析】因为爸爸的质量大于小明的质量，G=mg所以爸爸的重力大于小明的重力，由于爬了相同的楼梯用了相同的时间根据W=Gh，，爸爸做功比小明多，且功率大于小明，故D正确。 故选D。 3．下面关于功和功率的说法中正确的是：( ) A．做功越多，功率越大 B．做功的时间越短，功率就越大 C．在相同的时间内，做功越多，功率越大 D．做相同的功，用的时间越长，功率就越大 【答案】C。 【解析】功率表示做功快慢的物理量，跟做功多少和做功时间有关，所以是功的多少与时间共同决定功率的大小，故AB错误；根据，当时间相同时，做的功越多功率越大，故C正确；做功相同时，时间越短，功率越大，故D错误。故选C。 4.小明用50s时间匀速拉一物体在水平方向前进10m，功率为80W。求物体与地面的摩擦力。 【答案】400N。 【解析】由于物体匀速直线前进，则F=f；根据；P=fv=f×0.2m/s=80w，则f=400N。 题组B能力提升练 1.如图，用滑轮组提升重物时，将重50N的物体在10s内匀速提升了2m，已知动滑轮重为10N（不计绳重和摩擦），则提升重物的过程中 （1)重力做功的功率 （2）拉力F做功的功率 【答案】（1）10W；（2）12W 【解析】（1）由W=Gh=50N×2m=100J， （2）根据滑轮组F与G的关系有；s=nh=3×2m=6m；W=Fs=20N×6m=120J； 2.如图所示，斜面长10m，高4m，将一个重为100N的物体G由斜面底端A，5s匀速推到顶端B，已知拉力F＝50N。 （1）求物体做的功； （2）拉力F的功率； 【答案】（1）400J；（2）100W 【解析】（1）由W=Gh=100N×4m=400J （2） 根据W=Fs=50N×10m=500J； 3.某型号汽车发动机的额定功率为6×104W，在水平路面上匀速行驶时受到的阻力是1200N．在额定功率下，当汽车匀速行驶时，求： （l）发动机所提供的牵引力大小； （2）行驶速度的大小； （3）行驶5min牵引力所做的功 【答案】（1）1200N；（2）50m/s；（3）1.8×107J。 【解析】（1）由于汽车在公路上匀速行驶：F牵引=f=1200N （2）根据P=F牵引v=1200N×v=6×104W，v=50m/s （3）根据变形公式，W=Pt=6×104W×5×60s=1.8×107J 1/1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $