2.1功率（教案）-高教版第三版《物理（通用类）》【上好课】

高教版第三版《物理（通用类）》 主题二 功和能 2.1 功率 授课班级 授课类型 新授课 授课教师 教学时长 1课时（45分钟） 教材分析 学生已学习功的概念、恒力做功及正负功，能够计算力在一段位移中所做的功。本课从两台起重机完成相同功所用时间不同的教材情境出发，用比值定义功率，区分平均功率、瞬时功率、额定功率与实际功率，再建立力与速度同向时P=Fv的关系，结合汽车变速器、C919和教材示例理解功率在生产技术中的应用，并按规划学习简单效率计算，为后续研究功与动能变化的关系奠定基础。 学情分析 中职学生熟悉汽车挡位、电动机铭牌和登楼等生活经验，能进行乘除法与单位换算，但容易把功率大理解为做功多，混淆额定功率与实际功率，对平均量和瞬时量的区别认识不足。教学中通过同功不同时、恒功率换挡和分步计算，引导学生先辨物理意义，再选公式、统一单位并检验结果。 教学目标 1.说出功率的定义、物理意义、标矢性和单位，区分平均功率、瞬时功率、额定功率与实际功率，写出功率和效率公式。 2.能根据功与时间的比值、力与速度的乘积及效率关系完成单位换算和计算，能解释恒功率条件下牵引力与速度的关系。 3.能用功率观点解释汽车换挡、机械铭牌和生产设备现象，在教材示例和实验方案中形成依据条件选择公式、规范表达结果的习惯。 教学重难点 重点：功率的定义、物理意义和单位；平均功率与瞬时功率；P=Fv及恒功率下力与速度的关系。 难点：区分功、功率和效率；辨认额定功率与实际功率；根据具体过程选择功与时间的比值关系或力速关系并正确换算单位。 教学方法 教材情境比较、比值定义法、公式结构讲解、汽车换挡案例、教材示例板演、功率—速度—牵引力关系分析、实验方案设计、分步计算与单位互检。 课前准备 教师准备：教材、演示课件。 学生准备：教材、笔记本。 教学环节设计 教学环节 教学内容 设计意图 教学导入 【复习】功描述力在位移上的累积作用。同样把货物提升到楼顶，两台起重机所做的功相同。 【教材情境】一台起重机用100 s完成任务，另一台只用50 s完成相同的功。 【问题】两台起重机做功的多少相同，但完成任务的快慢不同，怎样用物理量描述做功的快慢？ 学生比较相同的功和不同的时间，提出用功与时间的比值进行比较。 【教师归纳】研究做功快慢既要比较功，也要比较时间，由此引出功率。 用相同功、不同时间的起重机情境形成可比较的认知冲突，引导学生主动寻找描述做功快慢的物理量。 新知讲授 一、功率的定义、平均功率与额定功率 【教材定义】在物理学中，把一个力所做的功与完成这些功所用时间的比值，称为功率。用表示功率，则有。 【教材结论】功率是标量，在国际单位制中，功率的单位是（瓦）；常用单位还有，。 【概念解释】功率只表示做功的快慢，不表示做功的多少。用功与时间的比值定义功率，采用的是比值定义法。 【规范结论】在一段时间内用算得的是平均功率；时间间隔取得很短时，功率可描述某一时刻做功的快慢，即瞬时功率。 【教材案例】做相同的功时，用时50 s的起重机比用时100 s的起重机功率大，做功更快。 【教材定义】额定功率是动力机械在正常条件下可以长时间工作的功率；实际输出功率通常小于额定功率，超负荷运行会损伤机械。 【易错辨析】“功率大的机械做功一定多”是错误的。由功率还不能单独确定功，必须同时知道工作时间。 【即时练习1·教师原创】某机器在3 s内做功600 J，求这段时间内的平均功率。 答案：。 解析：平均功率等于这段时间内所做的功与所用时间的比值。 【即时练习2·教师原创】甲、乙两台机器分别用20 s和30 s完成3600 J的功，比较它们做功的快慢。 答案：甲的功率；乙的功率，甲做功更快。 解析：做功相同时，用时越短，平均功率越大。 【教师归纳】功率是功与时间的比值；平均功率对应一段过程，额定功率与实际功率必须区分。 二、瞬时功率与力、速度的关系 【教材结论】当恒力方向与物体运动方向相同时，把和代入功率公式，可得。 【适用条件】本课使用的适用于力与速度方向相同的情形；表示该方向上的力，表示物体的速度。 【规范结论】当速度表示某一时刻的速度时，P=Fv表示该时刻的瞬时功率；当速度取一段过程的平均速度时，所得功率对应这段过程的平均功率。 【教材应用】发动机功率一定时，牵引力与速度成反比。汽车启动或长距离爬坡时使用低速挡可获得较大牵引力，平直路面高速行驶时可使用高速挡。 【技术·中国】C919大型客机是我国自行研制、具有自主知识产权的喷气式干线民用飞机，最大起飞质量72 t、最大载客量190人、最大航程5 555 km，体现了我国航空工业的技术进步。 【教材示例2】某国产纯电动汽车的驱动电机最大功率为，在水平路面上行驶时受到的阻力为。求汽车的最大速度；在同样阻力下，若汽车以72 km/h匀速行驶，求驱动电机的实际功率。 【例题分析】汽车匀速行驶时牵引力与阻力大小相等，利用P=Fv求最大速度和实际功率；先把72 km/h换算为20 m/s。 答案：汽车的最大速度。 当汽车以72 km/h匀速行驶时，。 解析：最大速度对应最大输出功率；速度改变后牵引力仍与阻力平衡，再用P=Fv计算实际功率。 【即时练习3·教师原创】汽车以10 m/s的速度匀速行驶，牵引力为2.0 kN，求发动机的瞬时功率。 答案：。 解析：先把2.0 kN换算为2000 N，再用P=Fv计算。 【即时练习4·教师原创】发动机输出功率恒为60 kW，汽车速度分别为5 m/s和15 m/s时，牵引力各是多少？ 答案：速度为5 m/s时，；速度为15 m/s时，。 解析：功率一定时，速度增大为原来的3倍，牵引力减小为原来的三分之一。 【教师归纳】先确认力与速度同向，再用P=Fv；恒功率条件下，增大牵引力需要降低速度。 三、效率计算与生产应用 【教师补充】机械工作时，有用输出功率与输入功率之比称为效率，用表示，即。 【概念解释】效率没有单位，通常用百分数表示。由于工作过程中存在能量损耗，实际机械的效率小于100%。 【应用步骤】分清输入功率与有用输出功率，统一单位后代入效率公式；已知效率和输入功率时，可求有用输出功率。 【易错辨析】效率80%表示有用输出功率占输入功率的80%，不表示机械只工作了80%的时间。 【即时练习5·教师原创】某电动机输入功率为2.5 kW，有用输出功率为2.0 kW，求效率。 答案：。 解析：输入、输出使用相同单位，可直接求比值。 【即时练习6·教师原创】一台机械的输入功率为5.0 kW，效率为80%，求有用输出功率。 答案：。 解析：由效率定义变形，注意把80%写成0.80参与计算。 【教师归纳】功率比较做功快慢，效率反映输入功率中有用输出所占的比例，两者物理意义不同。 从比值定义到力与速度关系，再进入效率与技术应用，使概念、公式、教材示例和生产情境形成递进链条。 课堂背诵 1.填空补全教材定义：一个力所做的______与完成这些功所用______的比值，称为功率。 答案：功；时间。 2.请写出功率公式，并说出功率的物理意义、标矢性和国际单位。 答案：；表示做功的快慢，是标量，国际单位是W（瓦）。 3.请说明平均功率和瞬时功率分别描述什么。 答案：平均功率描述一段时间内做功的平均快慢；瞬时功率描述某一时刻做功的快慢。 4.请写出力与速度同向时功率和力、速度的关系，并说出恒功率时力与速度的关系。 答案：；功率一定时，力与速度成反比。 5.填空：动力机械在正常条件下可以长时间工作的功率叫______；效率等于______与______的比值。 答案：额定功率；有用输出功率；输入功率。 用填空和口述回收定义、单位、功率类型及公式条件，训练学生准确复述并区分容易混淆的物理量。 师生互动 【任务一：功率比较】甲、乙两人搬运相同货物登上同一楼层，甲用时较短。比较两人做的功和平均功率。 答案：两人做功相同；甲用时较短，平均功率较大。 【教师归纳】比较做功快慢必须同时考虑功和时间，不能只比较做功多少。 【任务二：变速器应用】结合教材汽车挡位情境，说明汽车启动、爬坡和平直路面高速行驶时怎样选挡。 答案：启动或爬坡使用低速挡以获得较大牵引力；平直路面高速行驶可使用高速挡。 【教师归纳】发动机功率近似一定时，牵引力与速度成反比，换挡是在牵引力与速度之间作选择。 【任务三：教材实践方案】设计测量人登楼最大功率的实验，说明测量量和计算方法。 答案：测量质量、竖直高度和登楼时间，用计算；多次快速登楼取最大值。 【教师归纳】实验中应统一单位，明确起止位置，并在保证安全的前提下多次测量。 通过做功快慢比较、汽车换挡解释和登楼实验设计，让学生把功率关系用于判断、交流和方案表达。 课堂练习 1.关于功率，下列说法正确的是（　　）。 A．功率越大，做功一定越多 B．做功时间越短，功率一定越大 C．功率表示做功的快慢 D．额定功率就是机械任何时刻的实际功率 答案：C。 解析：功率是功与时间的比值；只知道功或时间中的一个量，不能确定功率。 2.汽车发动机功率保持不变，关于牵引力和速度的关系，下列说法正确的是（　　）。 A．速度越大，牵引力越大 B．速度越大，牵引力越小 C．牵引力与速度无关 D．牵引力增大时速度不变 答案：B。 解析：由P=Fv可知，功率一定时，牵引力与速度成反比。 3.功率是______量，国际单位是______；1 kW=______ W。 答案：标；W；1000。 解析：功率只有大小，没有方向；换算时注意千瓦与瓦的进率。 4.一台机器在10 s内做功，求平均功率。 答案：。 解析：用功除以时间，并把结果由瓦换算为千瓦。 5.某汽车以20 m/s的速度匀速行驶，受到的阻力为，求发动机的实际功率。 答案：。 解析：匀速行驶时牵引力与阻力大小相等，力与速度同向。 6.提升设备输入功率为25 kW、效率为80%，以0.5 m/s匀速提升货物。求有用输出功率和提升力。 答案：有用输出功率；提升力。 解析：先由效率求有用输出功率，再由P=Fv求提升力；两步都要使用有用输出功率。 由概念辨析递进到平均功率、瞬时功率和效率综合计算，检验公式选择、单位换算与结果表达。 课堂小结 【教师提问】功率怎样定义，表示什么？ 【教师归纳】功率是功与时间的比值，公式为，表示做功的快慢。 【教师提问】平均功率和瞬时功率怎样区分？ 【教师归纳】平均功率对应一段时间，瞬时功率对应某一时刻。 【教师提问】额定功率和实际功率有何区别？ 【教师归纳】额定功率是正常条件下可长时间工作的功率，实际功率随工作状态变化。 【教师提问】力与速度同向时，功率怎样计算？ 【教师归纳】用计算；功率一定时，力与速度成反比。 【教师提问】功率和效率的物理意义有何不同？ 【教师归纳】功率反映做功快慢，效率反映有用输出功率占输入功率的比例。 用提问—归纳串联定义、功率类型、额定与实际功率、力速关系和效率，形成清晰的知识框架。 作业布置 1．复习本节课的知识点； 2．完成课后练习； 3．整理笔记和易错题。 教学反思 ①本课目标达成和学生参与情况：多数学生能区分功与功率，能计算平均功率和P=Fv情境中的瞬时功率，并能根据额定功率、实际功率和效率解释简单生产现象。 ②典型问题：部分学生把功率大等同于做功多，混淆额定功率与实际功率，在P=Fv计算中忘记单位换算，或把效率直接当成百分数参与乘法。 ③问题原因分析：学生对比值定义量的条件意识不足，尚未形成先判断功率类型、再选择公式并统一单位的计算顺序。 ④下一课时具体改进措施：课前用功—时间—功率对比表复习，保留一道变速器情境纠错和一道效率反算题；进入动能定理时继续强调物理量、过程与适用条件。 学科网（北京）股份有限公司 $