第二节 功率（导学案）物理新教材沪科版八年级全一册

第2节 功率（导学案） 【学习目标】 1. 知道功率。能说出功率的物理意义，并能写出功率的定义式P=W/t及其单位。 2. 能结合生活中的实例说明功率的含义。 3. 能应用功率的定义式进行简单的计算，并能测量生活中功率的大小。 【学习重点】 功率的概念、意义及计算。 【学习难点】 功率的推导式P=Fv的理解和运用。 【自主预习】 阅读课本内容，并解答以下问题： 1. 在物理学中，用功率表示做功的 。 与 之比叫做功率，它在数值上等于 内所做的功。 2. 功率的计算公式为P＝ ；当物体在力F的作用下，以速度v做匀速直线运动时，功率的计算公式为P＝ . 3. 功率的单位：国际单位为 （W），1W= J/s。常用单位有： （kW），1 kW= W 【探究新知】 【学习任务一】做功快慢的比较 1.知识回顾：我们是如何比较运动快慢的呢？ （1）相同时间比路程（a）；（2）相同路程比时间（b）; （3）如果路程和时间都不相同呢？ 比单位时间内通过的路程。 2.触类旁通：那我们又该如何比较做功的快慢呢？ （1）相同时间比做功多少：相同时间内，谁做的功多，谁做功就快。 （2）做相同功比所用 ：做一样多的功，谁花的时间少，谁做功就快。 （3）如果做功不同，时间也不同，该如何比较做功的快慢？ 例如：甲、乙、丙三位同学分别搬书本到二楼，各自做功如下表： 比 。 可见，要比较物体做功的快慢，必须考虑两个因素：其一是物体做了多少功；其二是物体做功所用的时间。 3.功率的概念： 物理学中，把功与做功所用的时间 叫做功率，用字母P表示。 4.功率的物理意义： 功率表示做功的 ，它在数值上等于力（或物体）在单位时间内所做的功。 5.功率的公式： 功率=功/时间 P= 6.功率的单位： （1）国际单位：焦/秒，叫做 ，符号 ，1W=1J/s；是为了纪念英国的物理学家瓦特而用他的名字命名的。 （2）常用单位： （kW） 1kW= W 7.牛刀小试： 请你根据功率公式，说明图10-9和图10-10中哪个搬运工人做功更快。 【例题1】甲机器的功率比乙机器的功率大，表示甲机器做功比乙机器 。某机器的功率是1.5kW，表示的物理意义是 。 【例题2】使用机械做功时，下列说法正确的是（   ） A．功率大的机器做功一定快 B．功率越大的机器做功时间越短 C．功率小的机器做功不一定慢 D．功率大的机器做功多 【例题3】引体向上是一种简单易行的体育锻炼活动，小明同学每分钟按标准完成了 20 个引体向 上，在这一过程中，小明消耗的功率最接近（　　） A．1W B．10W C．100W D．1000W 【学习任务二】生产生活中的功率 生产生活中常用功率表示人或机械做功的快慢，功率是机器的一个重要性能指标。 1.说一说：请同学们说说下列功率的含义？ （1）普通人行走功率一般为60W左右，表示 。 表示人行走时，1S做功大约60J左右。 （2）如图东方红拖拉机的功率为73.5KW左右，表示 。 表示拖拉机工作时，1S做功大约7.35×104J。 2.常见功率值： 人、一些动物和交通工具的功率 优秀自行车运动员长时间运动的功率约为 480 W，短时间运动的功率可达2 kW 排量为2 L的家用小轿车的功率约为110 kW，10 t载重汽车的功率约为180 kW 马长时间拉车的功率约为750 W 某型号电力机车的功率约为7 200 kW，“复兴号”动车总功率可达 10 000 kW 蓝鲸游动时的功率可达350 kW 万吨级远洋货轮的功率为7 000 ～ 23 000 kW 3.学以致用： 某人用如图所示的牵引装置来锻炼关节的功能。重物的质量为3 kg，若小腿拉绳使重物在3 s内匀速上升0.5 m，试求绳子拉重物的功率。（不计摩擦力，g取10 N/kg）。 分析： 重物被匀速提升时，绳子对重物拉力的大小等于重物所受重力的大小，根据W = Fs 计算出拉力做功，再根据P=W/t就可求出绳子拉重物的功率。 解: 由题意，重物的质量m = 3 kg，重物移动的距离s = 0.5 m，经历的时间t = 3 s。 重物匀速上升，由二力平衡条件，绳子对重物的拉力大小 F = G = mg = 3 kg×10 N/kg = 30 N 绳子拉重物做的功 W = Fs = 30 N×0.5 m = 15 J 绳子拉重物的功率 P=W/t=15J/3S=5W 所以，绳子拉重物的功率是5 W。 讨论： 拉力做功的快慢与重物移动的快慢有什么关系呢？我们可通过哪些方式改变绳子拉重物的功率，满足不同的锻炼需求？ 4.拓展延伸：对于做匀速直线运动的物体 如果力F作用在物体上，物体沿力的方向以速度v 做匀速直线运动，则力F 的功率： P=W/t=Fs/t = F表示物体受的力，v表示物体的运动速度。即拉力做功的功率等于力与物体速度的乘积。 适用条件：物体做匀速直线运动，F与v在同一条直线上。 例题：一个物块在大小为 20N 的水平推力 F 的作用下，以 0.5m/s 的速度向前匀速滑行了 10m 的距离，求这个推力的功率？ 解：因为物块做匀速直线运动 所以P=FV=20N×0.5m/S=10W 5.科学书屋：瓦特 瓦特（J. Watt，1736—1819）是英国发明家（图10-12）。瓦特的主要成就是制造出第一台有实用价值的蒸汽机，使人类进入“蒸汽时代”。人们为了纪念这位伟大的发明家，以他的名字“瓦特”来命名功率的单位。 【例题4】如图所示，挖掘机挖土的速度往往很慢，这是为了（ ） A．保证挖掘质量． B．获得较大挖掘动力 C．可以节约燃料． D．保证挖掘施工安全 【例题5】用的水平力推着小车在水平面上做匀速直线运动，内小车前进了，则在这段时间内： (1)推力做功是多少？ (2)推力的功率是多大？ 【课堂总结】 按照学习内容学列本节课的思维导图： 【课堂练习】 要求：合上课本，像考试一样独立完成。 1．如图所示，小明用200N的水平力推着重为300N的木箱在水平地板上10s前进了4m，松手后，木箱又向前自由滑行了1m后静止。整个过程中，木箱的重力做功 J，小明对木箱做功 J，功率是 W。 2．小杰背着书包回家，在水平路面上行走100m用时100s，乘坐电梯从1楼到21楼用时30s，以下符合实际的是（　　） A．电梯对小杰做功约3.6×103J B．小杰乘坐电梯上升时，对书包不做功 C．电梯对小杰做功的功率约1200W D．小杰在水平路面行走时，重力做功的功率约600W 3．如图所示，一个大人和一个小孩均从1楼爬到4楼，所用时间相同，大人的质量比小孩大，下列说法正确的是（　　） A．小孩做的功较多 B．大人做的功较多 C．小孩做功功率较大 D．大人和小孩做功功率一样大 4．骑行是一种健康自然的运动旅行方式。当胡老师以6m/s的速度在水平路面上骑行时，人和车受到的阻力是人和车总重的0.02倍，则他骑行时做功的功率最接近于（　　） A．6W B．12W C．100W D．600W 5．在一次活动中，小明和小华先后在同一水平地面上，水平拉着物体A做匀速直线运动，如图所示是物体A两次运动的路程随时间变化的图像。下列判断正确的是（　　） A．物体两次运动的速度： B．物体两次所受的拉力： C．两人拉力对物体所做的功： D．两人拉力对物体做功的功率： 6．如图是当今世界上最新研发的“侦探猎犬”超音速汽车，最大车速能达到1.6×103km/h，它创造了短期内无法超越的世界纪录。在某次测试中，该超音速汽车以1.26×103km/h的速度在水平轨道上匀速直线行驶时，汽车受到水平方向的阻力为1.8×105N，求在这次测试中： （1）汽车受到水平方向的牵引力； （2）汽车牵引力的功率。    7．为了提高身体素质，同学们积极进行体育锻炼，如图所示．小明质量为50kg，每只脚与地面的接触面积为200cm2，每次跳起时离开地面的平均高度为5cm，1min跳绳的次数为180次。g取10N/kg，求： （1）小明站在操场上时对地面的压强； （2）小明跳绳一次时克服自身重力所做的功； （3）小明跳绳1min内克服自身重力做功的功率。 【课后反思】 谈谈你在本节课中： （1）收获有哪些？ （2）需要改进的地方有哪些？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2节 功率（导学案） 【学习目标】 1. 知道功率。能说出功率的物理意义，并能写出功率的定义式P=W/t及其单位。 2. 能结合生活中的实例说明功率的含义。 3. 能应用功率的定义式进行简单的计算，并能测量生活中功率的大小。 【学习重点】 功率的概念、意义及计算。 【学习难点】 功率的推导式P=Fv的理解和运用。 【自主预习】 阅读课本内容，并解答以下问题： 1. 在物理学中，用功率表示做功的快慢。功与做功时间之比叫做功率，它在数值上等于单位时间内所做的功。 2. 功率的计算公式为P＝W/t；当物体在力F的作用下，以速度v做匀速直线运动时，功率的计算公式为P＝Fv. 3. 功率的单位：国际单位为瓦特（W），1W=1J/s。常用单位有：千瓦（kW），1 kW=103W 【探究新知】 【学习任务一】做功快慢的比较 1.知识回顾：我们是如何比较运动快慢的呢？ （1）相同时间比路程（a）；（2）相同路程比时间（b）; （3）如果路程和时间都不相同呢？ 比单位时间内通过的路程。 2.触类旁通：那我们又该如何比较做功的快慢呢？ （1）相同时间比做功多少：相同时间内，谁做的功多，谁做功就快。 （2）做相同功比所用时间多少：做一样多的功，谁花的时间少，谁做功就快。 （3）如果做功不同，时间也不同，该如何比较做功的快慢？ 例如：甲、乙、丙三位同学分别搬书本到二楼，各自做功如下表： 比单位时间内做功的多少。 可见，要比较物体做功的快慢，必须考虑两个因素：其一是物体做了多少功；其二是物体做功所用的时间。 3.功率的概念： 物理学中，把功与做功所用的时间之比叫做功率，用字母P表示。 4.功率的物理意义： 功率表示做功的快慢，它在数值上等于力（或物体）在单位时间内所做的功。 5.功率的公式： 功率=功/时间 P=W/t 6.功率的单位： （1）国际单位：焦/秒，叫做瓦特，符号W，1W=1J/s；是为了纪念英国的物理学家瓦特而用他的名字命名的。 （2）常用单位：千瓦（kW） 1kW=103W 7.牛刀小试： 请你根据功率公式，说明图10-9和图10-10中哪个搬运工人做功更快。 【例题1】甲机器的功率比乙机器的功率大，表示甲机器做功比乙机器 。某机器的功率是1.5kW，表示的物理意义是 。 【答案】 快 每秒钟机器做功1500J 【详解】[1]功率是指做功的快慢的物理量，甲机器的功率比乙机器的功率大，表示甲机器做功比乙机器快。 [2]功率的大小表示物体单位时间做的功，某机器的功率是1.5kW，表示的物理意义是每秒钟机器做功1500J。 【例题2】使用机械做功时，下列说法正确的是（   ） A．功率大的机器做功一定快 B．功率越大的机器做功时间越短 C．功率小的机器做功不一定慢 D．功率大的机器做功多 【答案】A 【详解】AC．电功率是表示物体做功快慢的物理量，电功率大，则物体做功快，电功率小，则物体做功慢，故A正确，C错误； B．在做功相同时，电功率越大，做功的时间越短，不加前提条件就是错的，故B错误； D．在相同时间内，功率大的物体做功多，不加前提条件就是错的，故D错误。 故选A。 【例题3】引体向上是一种简单易行的体育锻炼活动，小明同学每分钟按标准完成了 20 个引体向 上，在这一过程中，小明消耗的功率最接近（　　） A．1W B．10W C．100W D．1000W 【答案】C 【详解】小明同学的质量大约为：m=50kg，身体上升高度约为h=0.6m，t=1min，n=20，小明同学的体重 G=mg=50kg×10N/kg=500N做一次引体向上需克服重力做的功 W=Gh=500N×0.6m=300J1min内做的总功 W总=20W=20×300J=6000J小明同学的功率约为 故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 【学习任务二】生产生活中的功率 生产生活中常用功率表示人或机械做功的快慢，功率是机器的一个重要性能指标。 1.说一说：请同学们说说下列功率的含义？ （1）普通人行走功率一般为60W左右，表示 。 表示人行走时，1S做功大约60J左右。 （2）如图东方红拖拉机的功率为73.5KW左右，表示 。 表示拖拉机工作时，1S做功大约7.35×104J。 2.常见功率值： 人、一些动物和交通工具的功率 优秀自行车运动员长时间运动的功率约为 480 W，短时间运动的功率可达2 kW 排量为2 L的家用小轿车的功率约为110 kW，10 t载重汽车的功率约为180 kW 马长时间拉车的功率约为750 W 某型号电力机车的功率约为7 200 kW，“复兴号”动车总功率可达 10 000 kW 蓝鲸游动时的功率可达350 kW 万吨级远洋货轮的功率为7 000 ～ 23 000 kW 3.学以致用： 某人用如图所示的牵引装置来锻炼关节的功能。重物的质量为3 kg，若小腿拉绳使重物在3 s内匀速上升0.5 m，试求绳子拉重物的功率。（不计摩擦力，g取10 N/kg）。 分析： 重物被匀速提升时，绳子对重物拉力的大小等于重物所受重力的大小，根据W = Fs 计算出拉力做功，再根据P=W/t就可求出绳子拉重物的功率。 解: 由题意，重物的质量m = 3 kg，重物移动的距离s = 0.5 m，经历的时间t = 3 s。 重物匀速上升，由二力平衡条件，绳子对重物的拉力大小 F = G = mg = 3 kg×10 N/kg = 30 N 绳子拉重物做的功 W = Fs = 30 N×0.5 m = 15 J 绳子拉重物的功率 P=W/t=15J/3S=5W 所以，绳子拉重物的功率是5 W。 讨论： 拉力做功的快慢与重物移动的快慢有什么关系呢？我们可通过哪些方式改变绳子拉重物的功率，满足不同的锻炼需求？ 4.拓展延伸：对于做匀速直线运动的物体 如果力F作用在物体上，物体沿力的方向以速度v 做匀速直线运动，则力F 的功率： P=W/t=Fs/t =Fv F表示物体受的力，v表示物体的运动速度。即拉力做功的功率等于力与物体速度的乘积。 适用条件：物体做匀速直线运动，F与v在同一条直线上。 例题：一个物块在大小为 20N 的水平推力 F 的作用下，以 0.5m/s 的速度向前匀速滑行了 10m 的距离，求这个推力的功率？ 解：因为物块做匀速直线运动 所以P=FV=20N×0.5m/S=10W 5.科学书屋：瓦特 瓦特（J. Watt，1736—1819）是英国发明家（图10-12）。瓦特的主要成就是制造出第一台有实用价值的蒸汽机，使人类进入“蒸汽时代”。人们为了纪念这位伟大的发明家，以他的名字“瓦特”来命名功率的单位。 【例题4】如图所示，挖掘机挖土的速度往往很慢，这是为了（ ） A．保证挖掘质量． B．获得较大挖掘动力 C．可以节约燃料． D．保证挖掘施工安全 【答案】B 【详解】由P= =Fv得到，功率P一定，当挖土的速度减小时， F增大，即：增大了挖掘动力，故B符合题意，ACD不符合题意． 【例题5】用的水平力推着小车在水平面上做匀速直线运动，内小车前进了，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)1000J； (2)200W 【详解】（1）推力做功为 （2）推力的功率为 【课堂总结】 按照学习内容学列本节课的思维导图： 【课堂练习】 要求：合上课本，像考试一样独立完成。 1．如图所示，小明用200N的水平力推着重为300N的木箱在水平地板上10s前进了4m，松手后，木箱又向前自由滑行了1m后静止。整个过程中，木箱的重力做功 J，小明对木箱做功 J，功率是 W。 【答案】 0，800，80。 【详解】由题知，箱子在水平地面上运动，在重力的方向上没有移动距离，所以重力做功为0J。 根据W=FS得，对木箱做功为 木箱又向前自由滑行了1m，因为木箱具有惯性而滑动，没有力的作用，故不做功。 小明的功率为 2．小杰背着书包回家，在水平路面上行走100m用时100s，乘坐电梯从1楼到21楼用时30s，以下符合实际的是（　　） A．电梯对小杰做功约3.6×103J B．小杰乘坐电梯上升时，对书包不做功 C．电梯对小杰做功的功率约1200W D．小杰在水平路面行走时，重力做功的功率约600W 【答案】C 【详解】A．小杰与书包的总重力大约为600N，1楼到21楼的高度 h＝20×3m＝60m 电梯对小杰做的功W＝Gh＝600N×60m＝3.6×104J，故A不符合题意； B．小杰乘坐电梯上升时，书包在力的方向上移动了距离，对书包做了功，故B不符题意； C．电梯对小杰做功的功率 故C符合题意； D．小杰在水平路面行走时，重力没有做功，功率也为0，故D不符合题意。 故选C。 3．如图所示，一个大人和一个小孩均从1楼爬到4楼，所用时间相同，大人的质量比小孩大，下列说法正确的是（　　） A．小孩做的功较多 B．大人做的功较多 C．小孩做功功率较大 D．大人和小孩做功功率一样大 【答案】B 【详解】AB．大人与小孩均从1楼爬到4楼，上升的高度h相同，大人的质量比小孩大，则大人的重力比小孩的大，由W＝Gh可知大人做的功多，故A错误，B正确； CD．已知爬相同的楼梯所用时间相同，且大人做的功多，根据P=W/t可知大人做功的功率大，故CD错误。 故选B。 4．骑行是一种健康自然的运动旅行方式。当胡老师以6m/s的速度在水平路面上骑行时，人和车受到的阻力是人和车总重的0.02倍，则他骑行时做功的功率最接近于（　　） A．6W B．12W C．100W D．600W 【答案】C 【详解】徐老师的质量约为70kg，整车质量约为30kg，人与车的总重力 G=m总g=(70kg+30kg)×10N/kg=1000N 匀速骑行时处于平衡状态，根据二力平衡可知，动力等于受到的阻力 F=f=0.02G=0.02×1000N=20N 则骑行时做功的功率 P=Fv=20N×6m/s=120W 故选C。 5．在一次活动中，小明和小华先后在同一水平地面上，水平拉着物体A做匀速直线运动，如图所示是物体A两次运动的路程随时间变化的图像。下列判断正确的是（　　） A．物体两次运动的速度： B．物体两次所受的拉力： C．两人拉力对物体所做的功： D．两人拉力对物体做功的功率： 【答案】D 【详解】A．两次物体均做匀速直线运动，由图可知相同时间内，由可知，，故A错误； B．小明和小华先后在同一水平地面上，水平拉着物体做匀速直线运动，两次的拉力均等于摩擦力，又两次的压力和接触面粗糙程度均一样，故两次的摩擦力相等，拉力也相等，故B错误； CD．，由图可知相同时间内，拉力相等，由可知，两人拉力对物体所做的功，由可知，，故C错误，D正确。 故选 D。 6．如图是当今世界上最新研发的“侦探猎犬”超音速汽车，最大车速能达到1.6×103km/h，它创造了短期内无法超越的世界纪录。在某次测试中，该超音速汽车以1.26×103km/h的速度在水平轨道上匀速直线行驶时，汽车受到水平方向的阻力为1.8×105N，求在这次测试中： （1）汽车受到水平方向的牵引力； （2）汽车牵引力的功率。    【答案】（1）1.8×105N；（2）6.3×107W 【详解】（1）由题意可知，超音速汽车在水平轨道上匀速直线行驶时，处于平衡状态，受到平衡力作用，因此汽车在水平方向上受到的阻力和牵引力是一对平衡力，大小相等，则汽车受到水平方向的牵引力为 （2）汽车的速度为 根据 可得，汽车牵引力的功率为 答：（1）汽车受到水平方向的牵引力为1.8×105N； （2）汽车牵引力的功率为6.3×107W。 7．为了提高身体素质，同学们积极进行体育锻炼，如图所示．小明质量为50kg，每只脚与地面的接触面积为200cm2，每次跳起时离开地面的平均高度为5cm，1min跳绳的次数为180次。g取10N/kg，求： （1）小明站在操场上时对地面的压强； （2）小明跳绳一次时克服自身重力所做的功； （3）小明跳绳1min内克服自身重力做功的功率。 【答案】（1）1.25×104pa；（2）25J；（3）75W 【详解】（1）小明的重力为 站在操场上时对地面的压强为 （2）小明跳绳一次时克服自身重力所做的功为 （3）小明跳绳1min内克服自身重力做功的功率 【课后反思】 谈谈你在本节课中： （1）收获有哪些？ （2）需要改进的地方有哪些？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $