9.4 比较做功的快慢（教学设计） 2025-2026学年北师大版物理八年级下册

该初中物理教学设计聚焦“比较做功的快慢”，核心知识点为功率的概念、定义式（P=W/t）、推导式（P=Fv）及计算测量。通过小明和爸爸搬砖的生活情境导入，回顾功的定义与公式，自然衔接至做功快慢的比较，搭建旧知到新知的学习支架。 此设计亮点在于以科学思维为核心，类比速度理解功率培养模型建构能力，通过爬楼功率测量等真实实验促进科学探究，结合抽水机、汽车功率实例渗透科学态度与责任。实验法与讲授法结合，助学生主动建构知识，提升教师教学效率与学生应用能力。

比较做功的快慢 教学设计 教学目标 （1）物理观念：理解功率的概念，知道功率是表示做功快慢的物理量，能从做功和时间的角度理解功率的意义。 （2）科学思维：通过比较做功快慢的不同方法，培养学生分析和归纳的思维能力，学会用类比的方法理解物理概念。 （3）科学探究：通过实际案例的计算和分析，让学生学会运用功率的公式进行简单的计算，培养学生的探究和解决问题的能力。 （4）科学态度与责任：通过了解功率在实际生活中的应用，培养学生对物理知识的应用意识和社会责任感。 教学重难点 （1）通过类比速度和电功率的定义，理解功率是做功与做功时间的比值，能准确描述做功的快慢。 （2）掌握功率的计算公式 P = W/t 及 P = Fv，并能运用这些公式进行简单的计算，包括功、功率和速度的综合计算与运用。 教学难点 （1）引导学生从生活实际中领悟功率的实质，理解功率是所做的功与完成功所用时间共同决定的，促进学生学习主动性和积极性的提升。 （2）组织学生在真实情境（如操场上进行爬杆、做俯卧撑、引体向上等活动比赛）中，比较做功的快慢，从而深刻理解功率的概念。 教学方法 讲授法、实验法 教学过程 一、巩固复习 （教师运用多种方式引导学生复习上一课时所学内容，详细讲解学生所做的课后作业，以此加强学生对知识的巩固。）通过精心设计的提问环节，如针对功的定义提出 “请说出功的定义是什么？”，以及通过抽查学生背诵计算公式 “谁能准确背诵功的计算公式？” 等方式，全面回顾上节课关于功的相关知识，确保学生对旧知识有清晰的理解和深刻的记忆，为后续新课的学习奠定坚实的基础。 二、新课引入 （师以生动有趣的讲故事形式自然导出）上个周末，我前往小明家家访，一走进他家，就看到正在装修新房子的热闹场景。小明那叫一个高兴呀，积极地帮助爸爸搬材料呢。瞧，小明干得热火朝天的。这时候，小明提议要和他爸爸来一场比赛。楼脚地面整齐地摆放着两堆相同的砖块，每堆有 40 块，每块砖大约重 50N。小明一次最多能搬起 4 块砖，而爸爸一次可以搬起 8 块砖。结果呢，爸爸用了 20 分钟搬完了所有砖块，小明却用了 30 分钟才完成。（师停下，面带微笑，眼神示意学生）同学们，你们想一想，小明和爸爸做的功相同吗？谁赢了呢？为什么呢？ （生：一样多，爸爸赢了。因为他们搬的是相同数量的砖块到相同的高度，根据功的计算公式 W = Fs（这里的 F 是重力，s 是在重力方向上移动的距离），对砖块做的功是相同的。小明用的时间多，爸爸耗费的时间少，所以，小明做功慢，爸爸做功快。） 师：大家分析得非常好，从这个例子我们可以看出，做功是有快慢之分的，这正是我们今天要探究的问题，那就是如何去描述做功的快慢呢？ 三、进行新课 比较做功快慢的方法 功率的定义式和功率大小的比较 （师刚才，我们通过分析搬相同多的功，比较所用的时间长短，就能判断出做功的快慢，也就是说，用的时间越少，做功就越快。那我们再来看另一种情况，如果 20min 内小明搬了 30 块砖到楼上，他爸爸搬了 40 块砖到楼上，那谁做功快呢？为什么呢？） （生：爸爸做功快。因为爸爸搬的砖更多，在相同时间内，爸爸做的功更多，所以爸爸做功快。） 师：非常棒，可见，相同时间内，比较做功的多少，也可以看出做功的快慢，即相同时间内做功多的，表明做功就快，反之，做功少的做功慢。 （师那如果是这种情况呢？（多媒体展示问题）问题：10min 小明搬完 20 块砖到楼上，6min 爸爸搬完 18 块砖到楼上，谁做功快呢？） 学生们积极发言，有的说小明做功快，有的说爸爸做功快，大家各抒己见，讨论得非常激烈。 （师（面带鼓励，引导学生）请大家回忆一下，前面我们学习过哪些用来比较快慢的物理量呢？它们是如何定义的？又有什么特点呢？） （生：我们学习过描述运动快慢用速度表示。速度是通过通过的路程与所用的时间的比值来定义的，比值越大，运动就越快，速度也就越大。） 师：同学们说得很正确，那我们不妨也采用这种方法，用做的功与所用的时间的比值来定义做功的快慢，这个物理量就是功率。 注意：做功快慢与运动快慢的类比（用多媒体展示） 功率 功率 （板书：（1）功率是表示物体做功快慢的物理量。（2）定义：把功与完成这些功所用的时间之比叫作功率。（3）定义式：P = W /t ） 功率的单位 “瓦” （师功率的单位是由功的单位和时间的单位组合而成的。在国际单位制中，功的单位是焦耳，时间的单位是秒，那么功率的单位就是焦耳每秒。功率的单位有个专门的名称叫做 “瓦特”，简称瓦，用符号 W 表示，这里要注意，作为物理量的功也是用 W 表示，但必须是斜体。书写时一定要区别开。另外，在工程技术上，功率的单位还有：千瓦（kW）、兆瓦（MW），它们之间的换算关系是：1kW = 10³W，1MW = 10⁶W ） （师功率 1 瓦表示的物理意义是物体在 1 秒钟内完成的功是 1 焦。同学们，你们想了解我们身边的一些运动物体的功率大概是多大吗？请大家阅读教材 P121，并说说你们的看法。） 生开始认真阅读教材，并积极思考、讨论，发表自己的看法。教师也可以参与到讨论中，并举一些大家熟悉的例子，引导学生课后通过上网搜集一些相关资料，进一步加深对功率的理解。 功率的计算： （师下面，我们来看看如何计算物体的功率。） 例题 1 用多媒体展示教材 P122 例题。 例题 2 (用多媒体展示) 在今年的抗旱工作中，某单位帮助一个扶贫村打了一口地下水井，并在地面上修建了一个深 2m，能储存 30t 水的水池。已知水井中的水面距离水池进水口的竖直距离是 30m。（g 取 10N/kg） 求：（1）将 30t 水从井里刚好抽到水池里，抽水机对水做的功。 （2）水池装满水后，水对池底的压强。 （3）将 30t 的水从井中抽到水池中需要 1h，则这台抽水机的功率不得低于多少瓦？ 分析：本题是一道综合性较强的题目，不仅涉及了功和功率的计算，还涉及了液体压强的计算，在分析本题时，应从以下三点入手： （1）知道水的质量，利用重力公式 G = mg 求出水受到的重力，又知道水提升的高度，再利用功的公式 W = Gh 求出抽水机对水做的功； （2）水池装满水后，知道水深，利用液体压强公式 p = ρgh 求出水对池底的压强； （3）知道抽水机抽水的时间，再利用功率公式 P = W /t 求出抽水机的功率。 解：（1）水的质量：m = 30t = 30×10³kg = 3×10⁴kg 水受到的重力：G = mg = 3×10⁴kg×10N/kg = 3×10⁵N 抽水机对水做的功：W = Gh = 3×10⁵N×30m = 9×10⁶J （2）水池中水深 h = 2m，则水对池底的压强：p = ρgh = 1.0×10³kg/m³×10N/kg×2m = 2×10⁴Pa （3）抽水机抽水的时间 t = 1h = 3600s，则抽水机的功率至少是 。 师：同学们，我们通过类比速度这个描述运动快慢的物理量，知道了用功率来表示做功的快慢。那汽车的输出功率与牵引力、速度之间有什么关系呢？我们一起来探讨一下：我们知道功率的定义式是 P = W /t ，而 W = Fs，v = s /t ，那么通过推导可以得到功率 P = Fv 。对于汽车来说，最大输出功率 P 是一定的，因此，Fv = P（定值），由此可见，牵引力与速度成反比。所以，汽车上坡时因为需要的牵引力越来越大，速度就会越来越小，司机要换挡减速；换句话说，如果需要同等大小的牵引力的条件下，功率大的汽车，上坡速度就会快些。 由公式计算出的功率是一段时间内的平均功率；由公式 P = Fv 计算功率时，如果 v 是某时刻的速度，则计算出的功率为某时刻的功率，如果 v 是一段时间内的平均速度，则计算出的功率为平均功率。当然，在匀速直线运动中，瞬时速度与平均速度是相等的。 总结：（1）当物体的功率一定时，它受到的牵引力越大，速度越小。 （2）当物体的牵引力一定时，功率与速度成正比。 （3）当物体速度一定时，牵引力越大，它的功率越大。 提示：若 F 和 v 为定值，则 P 为定值；若 F 和 v 在变化，则 P 也在变化，所以公式 P = Fv 反映的是瞬时功率。 例题 3 (用多媒体展示) 某汽车在平直公路上做匀速直线运动，已知其水平牵引力大小恒为 F，运行速度为 v，问： （1）此时汽车牵引力 F 的功率为多少？ （2）如果汽车发动机的实际输出功率是 90kW，匀速行驶速度是 30m/s，汽车受到的阻力是多少？ 解：（1）在一段时间 t 内，汽车行驶的距离 s = vt，水平牵引力做功 W = Fs = Fvt，牵引力做功的功率 P = W /t = Fv （2）P = 90kW = 9×10⁴W，v = 30m/s 由 P = Fv 得，F = P /v = 9×10⁴W / 30m/s = 3×10³N 因为汽车在水平路上匀速行驶，根据二力平衡条件，牵引力与阻力大小相等，所以阻力 f = F = 3×10³N。 功率的测量 实验：测量人爬楼的功率 （师请几位同学组成小组，一起测量每位同学提着重物从一楼爬到三楼的过程中对重物所施拉力做功的功率，看看谁的功率最大。） 生开始积极设计方案，并与同学进行交流讨论。 （师在测量过程中，我们应该测量人上楼的高度 h 呢，还是测量楼梯的长度 L 呢？） （生：应该测量人上楼的高度 h 。） （师那高度该怎么测量呢？） （生：可以先用较长的皮尺先测量一层楼的高度，然后计算上楼的总高度；也可以用米尺先测量一个台阶的高度，再数出所登楼梯的总台阶数，从而计算出上楼的总高度。） 生分组进行测量，认真记录数据，完成后进行交流分享。 例题 4 在学习了功率的知识后，三位同学想比较爬楼时谁的功率大。以下是他们讨论后得出的三套方案，其中可行的是 ( ) ①用相同的时间爬楼，测量出各自的体重和爬楼的高度，即可比较功率大小； ②都爬到楼顶，测量出各自的体重和爬楼用的时间，即可比较功率大小； ③爬楼后，测量出各自的体重、爬楼用的时间和爬楼的高度，算出功率进行比较. Ａ. 只有③ Ｂ.①② Ｃ.①③ Ｄ.①②③ 答案： D 四、教师结束语 （师通过这节课运用类比方法的学习，大家的收获真的不少呢。我们深刻理解了功率的概念，明白了物理学中描述快慢的物理量的定义方法，也清楚地知道了功率的物理意义。同时，我们还了解了一些常见运动物体的功率，这让我们在估测物体功率的大小时有了一定的理论依据。好啦，谢谢大家！希望大家以后能更好地运用这些知识哦。） 学科网（北京）股份有限公司 $