四、功率（培优教学课件）物理新教材苏科版九年级上册

该初中物理课件围绕功率的概念、公式（P=W/t和P=Fv）及单位展开，通过小明正常与快速上楼的生活实例导入，联系比较运动快慢的旧知，引导学生从做功多少与时间关系中建立功率概念，搭建从具体到抽象的学习支架。 其亮点在于结合物理观念（功率定义与公式理解）、科学思维（控制变量法、公式推导）和科学探究（估测上楼功率实验），通过战斗机、无人机等实例深化应用。采用“情境—问题—探究—应用”教学方法，学生能提升分析能力，教师可直接使用完整的例题、实验及练习资源，提高教学效率。

四、功率 第十一章 简单机械和功 苏科版九年级上册 导入新课 小明的教室在五楼。有一次他正常上楼用时1.5min，另一次他快速跑步上楼只用了40s。小明在两种情况下，做的功是否相同？做功的快慢是否相同？ 上楼升高的高度h相同 重力相等 做功相同 做功时间不同 做功快慢不相同 学习目标 物理观念 1.知道功率是表示物体做功快慢的物理量，理解功率的定义P=W/t。 2.掌握功率的国际单位瓦特（W），了解常用单位及换算关系。 3.理解P=Fv的物理意义。 科学思维 能运用控制变量法分析比较两个物体功率的大小；能从P=W/t推导出P=Fv。 科学探究 能分组完成“估测上楼时的功率”探究活动；经历“创设情境→提出问题→寻找比较标准（比值定义）→建立概念（功率）”的完整思维过程。 科学态度 与责任 通过分析实例，理解功率概念在工程设计中的重要意义；通过了解瓦特的生平事迹，感受科学家的探索精神和创新贡献。 重点难点 重点 1. 功率的概念及其物理意义。 2. 功率的计算公式P=W/t及其应用。 3. 功率与力、速度的关系P=Fv。 难点 1. 做功快慢与做功多少的区分。 2. 对P=W/t的物理意义的深入理解。 3. 灵活运用定义式或推导公式进行功和功率的计算。 学习内容 1. 功率 2. 功率的测量 3. 课堂小结 4. 练习与应用 5. 提升训练 一、 功率 功率 一、功率 力做功不但有多少之分，而且还有快慢之分。怎样比较做功的快慢呢？ 回顾：比较物体运动快慢 路程相同时，比较时间——时间越短运动越快 时间相同时，比较路程——路程越长运动越快 路程和时间都不同时，可以比较路程与时间的比值（速度） 类似的，我们也可以比较做功的快慢 一、功率 人与起重机，哪个做功快？你是怎么比较出来的？ 人与起重机做功相同，起重机所用时间短，起重机做功快 一、功率 人与起重机，哪个做功快？你是怎么比较出来的？ 人与起重机做功时间相同，起重机做功多，起重机做功快 一、功率 人与起重机，哪个做功快？你是怎么比较出来的？ 比较做功与所用时间的比值，比值大，做功快 一、功率 物理学中，将功与做功所用时间之比叫作功率。用它表示做功的快慢。 若用 P 表示功率、W 表示功、t 表示时间， 则功率的公式： 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）。 一、功率 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 。 瓦 特（ 1736—1819），英国发明家 常用单位：千瓦(kW)、兆瓦(MW) 1kW=103W，1MW=103kW 一、功率 生产、生活中一些常见的功率值 人骑自行车时的功率通常为50～100 W 轿车发动机的功率约为100kW 汽车起重机的功率约为200kW “和谐号”动车组的 功率为5~23 MW 一、功率 功率计算的推导公式 力F作用在物体上，物体沿力的方向以速度v 做匀速直线运动时，则力F的功率： 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。 变形公式： 一、功率 为什么汽车上坡时，司机经常用换挡的方法减小速度？ 分析：机车发动机的最大功率是一定的。由P=Fv可知，牵引力的大小和运动速度成反比。汽车上坡时，需要增大牵引力，所以要减小速度。 【例1】以下不属于功率单位的是（　　） A．W B．J/s C．N·m/s D．J·s D 一、功率 【解析】A．功率是描述做功快慢的物理量，功率的单位是瓦特，符号为W，故A不符合题意； B．功率是做功多少与时间之比，其复合单位为J/s，故B不符合题意； C．根据P=Fv可知，N·m/s是功率的单位，故C不符合题意； D．J·s，表示能量与时间的乘积，与功率无关，故D符合题意。 故选D。 【例2】甲同学跳绳的功率为150W，乙同学跳绳的功率为200W，下列说法正确的是（    ） A．甲同学跳绳的功率为150W，表示该同学跳绳每分钟做的功是150J B．甲一定比乙做功少 C．乙一定比甲做功快 D．相同时间内，甲一定比乙做功多 C 【解析】A．甲同学跳绳的功率为150W，表示该同学跳绳每秒钟做的功是150J，而不是每分钟做的功是150J，故A错误； BC．功率表示做功快慢，而不表示做功的多少，乙的功率大，表示乙一定比甲做功快，但不一定比甲做功多，故C正确，B错误； D．根据做功公式W=Pt可知，相同时间内，乙比甲做功多，故D错误。 故选C。 一、功率 【例3】在水平地面上，工人师傅沿水平方向用120N的力推着重为600N的箱子匀速前进，箱子在6s内移动了10m。在这个过程中，箱子的重力做功为___________J，推力所做的功为___________J，推力做功的功率为___________W。 一、功率 0 1200 200 【解析】[1]重力方向竖直向下，箱子沿水平方向运动，没有在重力方向移动距离，因此重力做功为。 [2]推力做功W=Fs=120N×10m=1200J [3]推力做功的功率为 【例4】我国自行研制的歼-20战斗机，在10秒内飞行了6800米，飞行速度________m/s，若发动机的推力为1.4×105N，发动机的功率为________。 一、功率 680 9.5×107W 【解析】战斗机飞行速度为 发动机功率为P=Fv=1.4×105N×680m=9.5×107W 二、功率的测量 功率 二、功率的测量 同组同学中，谁上楼时的功率大?你猜测时考虑了哪些因素? 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? 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。 猜一猜 想一想 做一做 二、功率的测量 ①实验原理：P=W/t. ②实验器材：体重计（或磅秤）、刻度尺、停表。 ③实验步骤： a.用体重计（或磅秤）测出自己的质量m； b.用刻度尺测出所登楼层的高度h； c.用停表测出自己上楼所用时间t； d.计算出自己爬楼的功率。 ④功率表达式：P=W/t=Gh/t =mgh/t 二、功率的测量 实验数据 m/kg h/m t/s P/W 同学1 同学2 同学3 同学4 同学5 ...... 【例4】小芳的班级在五楼，学了功率知识后，她想测量班级三位同学上楼的功率各是多大，于是她设计了下面的实验方案，请帮她完成。 (1)实验器材：磅秤、________、________； (2)实验步骤： A．测出某个同学的质量为m； B．________； C．测出这个同学上楼所用的时间t； D．算出这个同学上楼的功率P=________（用上面的字母表示）； E．再测量另两个同学的相关物理量． 刻度尺 二、功率的测量 秒表 测出所上楼层的高度h 【例5】小华想利用所学的物理知识估测自己跳绳时克服重力的平均功率（不计绳重）。 （1）用体重计测量自己的质量m； （2）用刻度尺测出自己每次跳起的平均高度h（人的重心上升的高度）； （3）用______（填测量器材）记录跳n次所用的时间t； （4）计算出跳绳时克服重力的平均功率P=______。（用实验步骤中的字母表示P，不要出现数字） 秒表 二、功率的测量 三、课堂总结 功率 三、课堂总结 四、练习与应用 功率 四、练习与应用 1. 小明用 20 N 的水平推力使购物车在水平路面上前进了 15 m，所 用的时间是 0.5 min。在此过程中他做了多少功？功率是多大？ 【解析】羊小明做的功:W=Fs=20N×15m=300J 所用时间：t= 0.5 min = 0.5 ×60s = 30s 发动机的功率： 四、练习与应用 2. 一辆轿车以 70 kW 的功率行驶 10 min。该轿车的发动机做了多少功？ 【解析】W=Pt=70000W×10×60s=4.2×107J 四、练习与应用 3. 图 11-37 所示是我国自行研制的具有国际先进水平的歼-20战斗机。设发动机用约 1.4 × 105N的推力使战斗机以 2 倍声速（设声速为340 m/s）飞行，10 s 内发动机做了多少功？发动机的功率是多大？ 【解析】点战斗机的速度：v=2×340m/s=680m/s 10s内飞行的距离：s=vt=680m/s × 10s= 6800m 10s内发动机做的功：W=Fs=1.4×105N×6800m=9.52 ×108J 发动机的功率： 四、练习与应用 4. 如图 11-38 所示，在做引体向上时，拉力做功使身体上升。请根据自己的体验，写出做引体向上时功率的表达式，并估算出功率的大小。 【解析】(1)假设人的质量为m，每次引体向上的高度为h，在时间t内做n个引体向上，则人做引体向上时的功率： (2)某学生的质量约为m=50kg，h=0.6m，t=10s，n=4，做功功率： 五、提升训练 功率 1．下面关于功率的几种说法中错误的是（　　） A．做同样多的功，用的时间越多，功率越小 B．功率的单位以瓦特来命名 C．功率越大，做功就越快 D．一起爬楼梯，越快的同学，功率就越大 五、提升训练 D 【解析】A．根据P=W/t，做同样多的功，用的时间越多，功率越小，故A正确，不符合题意； B．为了纪念瓦特，功率的单位以瓦特来命名，符号是W，故B正确，不符合题意； C．功率表示做功的快慢，功率越大，做功就越快，故C正确，不符合题意； D．一起爬楼梯，越快的同学用时越少，但做功多少未知，无法比较功率大小，故D错误，符合题意。故选D。 2．歼-20是中国自主研发的第五代隐形战斗机。其最大飞行速度可达2.8马赫（1马赫=340m/s）。在一次训练任务中，歼-20以800m/s的速度飞行了15分钟，这段时间内，歼-20飞行的距离是___________千米；它装有两台高性能的涡扇-15发动机，若每台涡扇-15发动机的功率为6.3×104W，当歼-20以600m/s的速度巡航时，发动机的推力为___________N。 五、提升训练 720 【解析】这段时间内，歼-20飞行的距离s=vt=800m/s×15×60s=720000m=720km 根据可得发动机的推力 2.1×105 3．如图为四旋翼无人机，质量为1kg，下方悬挂着一个质量为0.2kg的摄像机。在10s内无人机从地面竖直匀速上升了20m；然后边摄像边斜向上匀速飞行了30s，仪表盘上显示离地高度为40m。无人机前10s对摄像机做功______J，整个过程中，无人机对摄像机做功的功率为______W。（g取10N/kg） 五、提升训练 2 【解析】摄像机的重力G=mg=0.2kg×10N/kg=2N 无人机前10秒对摄像机做功为W=Gh=2N×20m=40J 整个过程中对摄像机所做的功为W1=Gh1=2N×40m=80J 无人机对摄像机做功的功率为 40 4．如图所示为某次引体向上模拟测试中，质量为45kg的小智同学重心高度随时间变化的情况。 (1)据图可知，理论上小智30s内可以完成________次引体向上； (2)小智每完成一次引体向上克服重力所做的功为________ J；（g取10N/kg） (3)小智在30s内克服重力做功的功率为________ W。 五、提升训练 10 225 75 5．如图甲所示，小桐用弹簧测力计拉木块，使它沿水平木板匀速滑动，图乙是她两次拉动同一木块得到的路程随时间变化的图象。第一次的拉力为2N，第一次受到的摩擦力_____2N，则第二次木块受到的拉力_____2N。第一次和第二次拉力的功率分别为P1和P2，则P1_____P2。（均选填小于/等于/大于） 五、提升训练 等于 等于 小于 6．“1分钟跳绳”是多地体育测试的自选项目之一，小南想估测自己跳绳时的功率（不计绳重），将下列步骤补充完整。 （1）用体重秤测量自己的_______；（填物理量及其符号） （2）估测自己每次跳起的平均高度h； （3）用测量跳n次绳所用的时间t（填物理量及其符号）； （4）小南跳绳的功率P=_______；（用物理量符号表示） （5）若要比较小南和其他同学跳绳的功率大小，（设跳起的平均高度相同）则_______。 A．跳绳快的功率一定大B．跳绳的快慢相同时，体重大的功率大 C．体重相同时，跳的个数越多的功率越大 D．体重相同时，跳的时间越长的功率越大 五、提升训练 质量m B 7．某运动员在抓举比赛过程中，2s内将质量为160kg的杠铃成功举高1.8m，接着按规定举着杠铃在空中静止停留了3s，g取10N/kg，求在整个抓举比赛过程中： (1)他对杠铃做的功； (2)他对杠铃做功的功率。 五、提升训练 【解析】（1）运动员仅在举高杠铃过程中做功，静止停留时位移为零，不做功。杠铃所受重力G=mg=160kg×10N/kg=1600N 举高高度1.8m ，因此功W=Gh=1600N×1.8m=2880J （2）整个抓举过程总时间 t=5s 总功为 2880 J，因此功率 8．为了让居民享受更便利的居家生活，长沙自贸临空区大力推进低空物流服务，如图为长沙县某小区内无人机配送生鲜时的场景。某次配送中无人机提着质量为4kg的生鲜以2m/s的速度匀速从地面竖直上升飞行了20s，然后斜向上飞行了20s，仪表盘上显示离地最终高度为120m，最后无人机水平飞行3.6km到达目的地。从出发到到达目的地，总用时4min。（g取10N/kg）（飞机上升时，不计空气阻力） (1)整个上升过程中，无人机对生鲜做的功是多少？ (2)从出发到到达目的地，无人机对生鲜做功的功率为多少？ 五、提升训练 【解析】（1）无人机对生鲜做的功W=Gh=4kg×10N/kg×120m=4800J （2）无人机水平飞行时，拉力不做功，全程总时间240s 无人机对生鲜做功的功率 $