11.4 功率（教学设计）物理新教材苏科版九年级上册

该初中物理教学设计聚焦功率的概念、公式P=W/t及推导式P=Fv，通过小明正常与跑步上楼的情境，类比速度（已学）引出做功快慢问题，梳理功与功率的知识脉络，搭建类比迁移的学习支架。 此资料紧扣核心素养，科学思维上通过类比速度用比值定义功率，推导P=Fv；科学探究中“估测上楼功率”活动让学生设计方案、测量体重与楼高并计算。实例贴近生活如爬楼、引体向上，助学生建立物理观念，提升探究能力，为教师提供可操作的教学方案。

11.4 功率（教学设计） 年级 九年级 学科 物理 教师 课题 11.4 功率 教学 目标 物理观念 知道功率是表示做功快慢的物理量，理解功率的概念；掌握功率的计算公式P＝W/t及功率的单位瓦特，会进行简单的功率计算。 科学思维 能比较不同物体做功的快慢；理解功率的推导式P＝Fv并会简单应用；经历与速度类比建立功率概念的过程，体会用比值定义物理量的方法。 科学探究 经历“估测上楼时的功率”的活动，能设计测量方案、明确需要测量的物理量并选择合适的测量工具，会处理数据估算功率。 科学态度 与责任 了解瓦特在改良蒸汽机方面的贡献；通过认识生产、生活中常见的功率值，感受物理与生产、生活和科技发展的联系。 教材 分析 本节是苏科版九年级上册第十一章《简单机械和功》的第四节。功率是在学习了功之后建立的又一个重要概念，也是后续学习机械效率、电功率的重要基础。教科书从“小明以正常速度上楼与跑步上楼”的真实情境出发，指出两种情况下做功相同但快慢不同，进而与速度的定义方法类比，引出功率的概念，思路自然、方法明确。“估测上楼时的功率”是本节的核心活动，让学生在真实测量中体会功率的意义。学生容易把“做功多”与“做功快”混为一谈，也容易混淆功和功率两个概念，所以这一概念的教学需要通过对比和实例加以辨析。 本节内容由“功率的概念”“一些常见的功率值”和“活动11.3 估测上楼时的功率”三部分构成。功率的概念和计算是这节课的重点，功率概念的建立与P＝Fv的理解是这节课的难点。 学情分析 1. 知识储备分析：学生已学过速度这一用比值定义的物理量，也刚学过功的概念和计算，具备类比迁移的知识基础。 2. 思维能力分析：学生能够理解“比较快慢”的两种方法（相同时间比做功多少、相同功比所用时间），但把功率与功、力区分开来仍需引导；估测上楼功率时，如何测量体重、楼高和时间需要教师点拨。 3. 学习兴趣与态度分析：爬楼比赛、引体向上等活动贴近学生生活，参与热情高；但在估测中容易忽略“上升的高度是竖直高度而非楼梯长度”等细节，需要提醒。 教学重点 功率的概念、功率的计算公式P＝W/t及其应用。 教学难点 功率概念的建立；理解功率与功、时间的关系，会用P＝Fv分析问题。 教学 器材 体重计（磅秤）、卷尺、停表（秒表）等。 多媒体ppt，包含视频：《估测上楼时的功率》《生活中常见的功率》等。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 【创设情境】小明的教室在五楼，如图11-34所示，他以正常速度上楼约需1min，而跑步上楼约需40s。 【提出问题】在上述两种情况下，小明的体重、上升的高度、所做的功均相等，但做功的快慢不同。怎样表示做功的快慢呢？ 【类比】前面我们用路程与时间之比（速度）来表示物体运动的快慢，那么表示做功的快慢是否也可以用类似的方法？ 【引入】这节课我们就来学习表示做功快慢的物理量——功率。 思考并回答问题，类比速度的定义方法，进入情景。 学习新课 一、功率 1. 比较做功快慢的两种方法 （1）做功相同时，比较所用时间的长短：时间短的做功快。 （2）时间相同时，比较做功的多少：做功多的做功快。 （3）当做功和时间都不相同时，需要比较功与时间的比值，这就引出了功率。 2. 功率的概念 物理学中，将功与做功所用时间之比叫作功率（power），用它表示做功的快慢。功率是表示做功快慢的物理量，功率越大，表示做功越快。 3. 功率的计算公式 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：P＝W/t。 【推导式】当物体在力F的作用下以速度v匀速运动时，P＝W/t＝Fs/t＝Fv，即P＝Fv。这表明：功率一定时，力越大速度越小；速度一定时，力越大功率越大。 4. 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）。为了纪念瓦特在改良蒸汽机方面的突出贡献，人们把功率的单位命名为瓦特，简称瓦，用字母W表示。1W＝1J/s。 在工程技术中，常用千瓦（kW）、兆瓦（MW）等作为功率的单位。1kW＝10³W，1MW＝10⁶W。 【辨析】功和功率是两个不同的概念：功表示力对物体做功的多少，功率表示做功的快慢。做功多的功率不一定大，功率大的做功也不一定多，要看所用的时间。 【例题1】如图是关于“机械功和功率”的部分知识结构图，关于图中①②③④的理解正确的是（   ） 　 A．①之和　　B．②比值　　C．③快慢　　D．④多少 【答案】B 【详解】功等于力与物体在力的方向上移动距离的乘积，即①是乘积；功率等于功与做功所用时间的比值，即②是比值；做功的多少叫功，功率表示做功的快慢，所以③是多少，④是快慢，故B正确，ACD错误。 故选 B。 知道比较做功快慢的两种方法。 类比速度，理解功率的概念，掌握公式P＝W/t和推导式P＝Fv。 知道功率的单位瓦特及其换算，了解瓦特的贡献。 做例题1，会区分功与功率，掌握功率的计算。 学习新课 二、一些常见的功率值 图11-36所示是生产、生活中一些常见的功率值： 【理解】“复兴号”动车组的功率为5～20MW，表示它每秒钟做的功可达5×10⁶～2×10⁷J，做功非常快。 【讨论】家用电器铭牌上标的“1000W”表示什么意思？（表示它正常工作时每秒钟做的功是1000J） 【例题2】下列关于功和功率的估测正确的是（     ） A．小轿车正常行驶时发动机功率约为100 W B．中学生爬楼的功率约为1500 W C．将一枚鸡蛋从地上捡起并缓缓举过头顶对鸡蛋做功约为10 J D．一名中学生上一层楼做的功约为1500 J 【答案】D 【详解】A．小轿车正常行驶发动机功率约为100kW量级，远大于100W，故A错误； B．设中学生体重G=500N，一层楼高h=3m，爬一层用时t=10s，爬楼功率P=W/t=Gh/t=(500N×3m)/10s=150W 远小于1500W，故B错误； C．设鸡蛋重力G蛋=0.5N，举高高度h蛋=2m，对鸡蛋做功W=G蛋h蛋=0.5N×2m=1J 远小于10J，故C错误； D．设中学生体重G=500N，一层楼高h=3m，上一层楼做功W=Gh=500N×3m=1500J 符合估算值，故D正确。 故选D。 了解生产、生活中一些常见的功率值，建立对功率大小的感性认识。 会说出功率数值的物理意义。 做例题2，会估算生活中的功率。 学习新课 三、活动11.3 估测上楼时的功率 【猜一猜】几名同学进行爬楼比赛，谁上楼时的功率大？估测时需要考虑哪些因素？ 【想一想】 1. 如何比较他们上楼时的功率？可以有哪些不同的方案？（方案一：上相同的楼层，比较所用时间；方案二：相同时间内，比较上升的楼层数；方案三：分别测量后用P＝W/t计算比较） 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？（需要测量体重G——用体重计；楼层的竖直高度h——用卷尺量出一级台阶的高度再乘以台阶数；上楼所用的时间t——用停表） 【做一做】 1. 相互合作进行测量，并将实验数据记录在表格中。 姓名 体重G/N 楼层高度h/m 所用时间t/s 功率P/W 甲 乙 丙 2. 根据实验数据计算功率值：上楼时克服重力做的功W＝Gh，功率P＝W/t＝Gh/t。 【注意】①h是竖直高度，不是楼梯的长度；②活动中一定要注意安全，不要在楼梯上追逐奔跑。 【交流】不同同学的功率不同，主要与体重、上升高度和所用时间有关。 【例题3】小明在30s内用60N的水平力将重120N的箱子在水平地面上匀速推了20m。此过程中，他的推力做功________J，功率________W；重力对箱子做功________J。 【答案】1200；40；0 【详解】[1]推力做功为W=Fs=60N×20m=1200J [2]功率为P=W/t=1200J/30s=40W [3]重力的方向是竖直向下，箱子移动的距离是水平，力与距离垂直，因此重力不做功，故为 0J。 【例题4】如图某机器人按照设定程序，在平直路面上1min匀速直线行驶了30m，行驶过程中所受牵引力恒为200N。求此过程中： 　 (1)牵引力做的功； (2)牵引力做功的功率。 【答案】(1)6000J (2)100W 【详解】（1）牵引力做的功为W=Fs=200N×30m=6000J （2）牵引力做功的功率为P=W/t=6000J/(1×60s)=100W 讨论比较上楼功率的不同方案，明确需要测量的物理量和测量工具。 分组合作测量体重、楼层高度和上楼时间，记录数据。 用P＝Gh/t计算功率，交流评估。 做例题3、例题4并进行展示，会运用功率公式解决实际问题。 学习新课 四、实践与练习 完成课本第20页“实践与练习”： 1. 小明用20N的水平推力使购物车在水平路面上前进了15m，所用的时间是0.5min。在此过程中他做了多少功？功率是多大？ 【解答】W＝Fs＝20N×15m＝300J；t＝0.5min＝30s，P＝W/t＝300J÷30s＝10W。 2. 一辆轿车以70kW的功率行驶10min。该轿车的发动机做了多少功？ 【解答】t＝10min＝600s，W＝Pt＝7×10⁴W×600s＝4.2×10⁷J。 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（空气中的声速约为340m/s）飞行，10s内发动机做了多少功？发动机的功率是多大？ 【解答】v＝2×340m/s＝680m/s，s＝vt＝680m/s×10s＝6800m；W＝Fs＝1.4×10⁵N×6800m＝9.52×10⁸J；P＝W/t＝9.52×10⁸J÷10s＝9.52×10⁷W。（也可直接用P＝Fv＝1.4×10⁵N×680m/s＝9.52×10⁷W） 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。 【解答】表达式P＝W/t＝nGh/t（n为个数、G为体重、h为每次身体上升的高度）。以体重500N、每次上升0.4m、1min做10个为例：W＝10×500N×0.4m＝2000J，P＝2000J÷60s≈33W。 完成教材“实践与练习”，会用P＝W/t和P＝Fv进行计算。 结合自身体验估算引体向上的功率，体会物理与生活的联系。 课 堂 练 习 课 堂 练 习 1．徐州某校一名同学从一楼到三楼，估测他上楼的功率，下列数据中不需要测量的是（　　） A．上楼时间　　B．上楼步数　　C．自身体重　　D．楼层高度 【答案】B 【详解】人上楼时克服自身重力做功，功率P=W/t=Gh/t，在公式中，G是人的重力（G=mg），h是从一楼到三楼上升的总高度，t是上楼所用时间。因此计算功率时，需要测量自身体重、楼层高度、上楼时间，不需要测量上楼步数，故选B。 2．甲乙两位学生比赛爬竿，已知甲质量40kg，用18s爬到顶，乙质量50kg，用20s爬到顶，则两人爬竿过程中所做功和功率大小是（     ） A．甲学生做功较少，功率较大　　B．甲学生做功较少，功率较小 C．甲学生做功较多，功率较大　　D．甲学生做功较多，功率较小 【答案】B 【详解】 爬竿时人克服自身重力做功，公式为W=Gh=mgh， 甲乙爬的是同一根竿，高度h相同，甲的质量40kg小于乙的50kg，故甲的重力更小，甲做的功更少；甲的功率P甲=W/t=mgh/t=(40kg×g×h)/18s 乙的功率P乙=W/t=mgh/t=(50kg×g×h)/20s 计算可得P甲<P乙，因此甲做功较少、功率较小。故选B。 3．一位同学用20s从一楼走到三楼，他上楼的功率可能是（     ） A．5W　　B．15W　　C．150W　　D．1500W 【答案】C 【详解】上楼功率为克服自身重力做功的功率，公式为P=W/t=mgh/t 中学生质量m≈50kg，一层楼高约3m，一楼到三楼上升高度h=2×3m=6m 上楼的功率P=W/t=mgh/t=(50kg×10N/kg×6m)/20s=150W 计算结果与C选项一致，故选C。 4．小明和小红二人在进行物理课外活动——测量上楼的功率。他们通过讨论设计了下面的表格，但这份表格不够完整，还应该补充______和______两列。 姓名 登楼高度/m 登楼时间/s 小明 小红 【答案】体重/N；功率/W 【详解】[1][2]测量登楼功率的实验原理是 P=W/t，而上楼克服重力做功 W=Gh=mgh 因此计算功率需要得到人的重力、登楼高度、登楼时间三个物理量，实验最终的测量结果是登楼功率。表格中已经有登楼高度、登楼时间两列，因此还需要补充体重/N和功率/W两列。 5．如图是引体向上的示意图，小明同学在1min内做了10个规范的引体向上，每次重心上移0.4m。小明的质量为60kg，则小明每做一次引体向上所做的功为_________J，整个过程中的平均功率为_________W。 　 【答案】240；40 【详解】[1]由G=mg可得，小明的重力为G=mg=60kg×10N/kg=600N 小明每做一次引体向上均需克服自身重力做功，由W=Fs可得，所做的功为W=Gh=600N×0.4m=240J [2]根据题意可知，整个过程所做的总功为W总=10W=10×240J=2400J 由P=W/t可得，整个过程的平均功率为P=W总/t=2400J/60s=40W 6．如图所示，建筑工人用200 N的拉力将质量为34 kg的木箱在10 s内匀速提升3 m，g取10 N/kg。求： 　 (1)求木箱的重力。 (2)求工人做功的功率。 【答案】(1) 340N (2) 120W 【详解】（1）木箱的重力 G=mg=34kg×10N/kg=340N （2）由图可知，滑轮组中承担物重的绳子段数n=2，因此绳子自由端移动的距离 s=nh=2×3m=6m 工人拉绳子做的总功 W总=Fs=200N×6m=1200J 工人做功的功率 P=W总/t=1200J/10s=120W 板 书 设 计 11.4 功率 一、功率：功与做功所用时间之比，表示做功的快慢。 二、公式：P＝W/t；推导式：P＝Fv。 三、单位：瓦特（W），1W＝1J/s；1kW＝10³W，1MW＝10⁶W。 四、估测上楼功率：P＝Gh/t（G为体重，h为竖直高度，t为上楼时间）。 课 堂 小 结 11.4 功率 1. 功率——表示做功快慢的物理量，P＝W/t，单位瓦特（W）。 2. 常见功率值——骑自行车约70～100W，轿车发动机可达100kW，“复兴号”动车组5～20MW。 3. 估测上楼功率——测体重、竖直高度和时间，用P＝Gh/t计算。 4. 功与功率的区别——功表示做功的多少，功率表示做功的快慢。 作 业 教学反思 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $