高中物理功和功率教案有哪些.docx
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高中物理功和功率教案有哪些
高中物理功和功率教案有哪些
一、教学目标
(一)知识与技能
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,并能利用功率的概念设计测量生活中功率的大小。
(二)过程与方法
1.经历探究人体的输出功率的过程,进一步熟悉科学探究的基本步骤。
2.通过资料认识常见运动物体的功率大小,了解功率在实际应用的重要价值。
(三)情感态度与价值观
1.通过测量活动的组织安排,培养学生的合作意识和协作能力。
2.进一步形成乐于探究自然现象和日常生活中的物理学道理的习惯,增强将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识。
二、教学重难点
本节在学习机械功之后,从做功快慢的角度认识功这个物理量。
功率在实际生活中具有重要意义,也是后续学习电功率等知识的基础。
教科书通过对生活、生产实例的分析,采用比值定义的方法引入功率的概念。
要求学生明确功率的物理意义,能进行简单的计算,并能利用功率的概念测量生活中功率的大小。
对功率概念的认识是本节教学的重点。
功率与功的关系和物体运动速度与距离的关系相似,学生在学习速度概念的基础上容易进行知识的正迁移,所以,可以结合实例采用类比的方法引入功率的概念。
这样既有利于学生认识与记忆,也可以渗透科学方法教育。
教学重点:
功率的概念和利用公式的计算。
教学难点:
对功率意义的理解。
三、教学策略
与速度、密度和压强的定义方法相同,功率也是采用比值法定义的物理量。
教学中通过人上楼的实例创设情景,让学生思考做相同的功,用时不同,引出做功快慢的问题,为功率概念的提出做铺垫。
类比速度是表征物体运动快慢的物理量,做功的快慢取决于相同时间内做功的多少,因此新概念的引入需要用功与做功所用时间的比来完成,它的大小为单位时间,内所做的功。
四、教学资源准备
多媒体课件、磅秤、秒表、刻度尺等。
五、教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课(5分钟)
问题:
小明的教室在五楼,通常上楼需要1.5min,他跑步上楼只用了40s,请问:
(1)小明在两种情况下,做的功是否相同?
(2)你认为这两种上楼做功方法,从物理的角度思考有什么不同?
人们在生产、生活和工作中使用了大量的机械来做功,这与人力直接做功或畜力做功,在完成的快慢方面有何不同?
请举例说明。
为了描述做功的快慢,需要引进一个新的物理量──功率。
学生思考并回答。
学生所举事例可能有:
人上高楼(如16层楼)时,乘电梯比走路要快得多;拖拉机耕地比牛耕地要快得多;挖土机与人,要完成相同的挖土任务,人花的时间要长得多;从水井里提水,使用抽水机比人工要快得多。
从生活中的实际问题引入新课,增强了生活与物理的联系。
能充分调动学生参与课堂教学的积极性。
新课教学(30分钟)
一、功率概念的引入
回忆以前我们是如何比较物体运动快慢的。
启发同学们思考如何比较做功的快慢。
用速度可以表示物体运动快慢来类比,讲述功率的定义:
功与做功所用时间的比值叫做功率,功率在数值上等于单位时间内做的功。
公式:
功率=功/时间
如果用W表示功,t表示时间,P表示功率,则可以把上式写成P=W/t(板书)
思考:
类比速度的单位,功率的单位应该是什么?
J/s有一个专门的名称叫瓦特,简称瓦,用字母w表示,是为了纪念英国的物理学家瓦特而用他的名字命名的。
1W=1J/s
在工程技术中,功率常用的单位还有:
千瓦(kW)、兆瓦(MW),它们与瓦之间的换算关系是什么?
换算关系:
1kW=103W1MW=106W
练习:
结合速度的定义、计算和单位,完成下列表格
物理量
速度
功率
物理意义
表示物体运动快慢
定义
单位时间内运动的路程
计算公式
单位
m/skm/h
介绍一些常见物体的功率,记住人平时骑自行车的功率约为60~80W。
例题:
下列关于功率的说法中,正确的是()
A.物体做功越多,功率越大
B.物体做功时间越短,功率越大
C.物体做功越快,功率越大
D.物体做功时间越长,功率越大
速度单位是距离单位与时间单位复合而成的,是m/s。
功率的单位应该是功的单位与时间单位复合而成的,应该是J/s。
学生积极思考,完成表格。
通过分析让学生明白,功和功率是两个不同的概念。
功率是单位时间内做的功,物体做的功多,但做功用的时间较长,功率不一定大,A错。
物体做功时间短,但做的功太小,功率也不一定大,B错。
物体做功越快,其含义是做相等的功用的时间短,或相等时间内做的功多,所以功率越大,C正确。
物体做功时间长,而做的功如果太少,功率反而越小。
运用类比,从科学方法角度对学生进行思维训练,使学生对类比法和比值定义法有更深刻的认识,为今后研究类似问题提供方法上的帮助。
让学生区别做功快慢与做功多少,明白功和功率是两个不同的概念。
二、功率的测量
上课铃响了,你和你的同伴都从一楼爬到了四楼,你们俩的功率谁的大?
如何测量你们爬楼的功率?
思考:
(1)需要测量哪些物理量,才能测出人的功率?
(在学校里,人爬楼的高度通常可以利用一阶台阶的高度×台阶数进行测量)。
(2)所需要的测量工具是什么?
(3)计算功率的表达式是怎样的?
(4)设计出记录表格
实验次数
重力G/N
台阶数n
一级台阶高度h/m
时间t/s
功率P/W
1
2
与同学合作,测量在不同情况下人的功率。
想一想:
还有哪些简便的方法可以测出人的功率?
(如跳绳、俯卧撑等)。
指导学生推导计算功率的另一公式:
由和可得
指出对解决车、船的速度、功率、牵引力的问题较为方便。
计算时注意“F”的单位是N,“v”的单位是m/s,此时“P”的单位才是W。
公式说明,当发动机的功率一定时,牵引力与运动速度成反比。
当需要较大的牵引力时,要减小其行进的速度。
汽车爬坡时,司机采取的换挡减速的办法,以获得较大的牵引力。
例题:
一辆小轿车以10m/s的速度匀速通过一隧道,若该小轿车发动机的牵引力为6000N,求:
(1)小轿车发动机的功率为多少?
(2)5秒内发动机所做的功为多少?
练习:
一辆功率为45kW的汽车,以72km/h的速度在平直公路上匀速行驶30km,求汽车受到的阻力
学生思考、讨论,明确需要测量人的重力或质量G、一级台阶的高度h、跳过的台阶数n、所用的时间t。
需要的测量工具是磅秤、秒表、刻度尺。
计算功率的表达式是
。
根据自己的设计进行实验,并将数据记录于表格中。
学生听讲并练习。
通过估测人体登楼的功率的活动,让学生在学习物理知识的同时激发学习的兴趣和求知欲,在解决问题的探究过程中获得成功的喜悦。
会用公式解决简单的问题。
课堂小结(5分钟)
通过今天的学习,同学们有哪些收获?
在实验探究中又存在哪些问题?
还有什么想探究的问题?
学生可以个别回答,或相互交流,在交流的基础上进行学习小结。
促进知识的巩固掌握。
提升学生的交流表达能力。
一、功
1、物体受到力的作用并且在力的方向上发生一段位移,就叫做力对物体做了功.
力和在力的方向上发生的位移是做功的两个不可缺少的因素.
2、计算功的一般公式:
.
其中F应是恒力,S是物体对地位移,是F与位移S的夹角.
若=90°,则F不做功;若≤<,F做正功;若<≤,F做负功或说成物体克服F做了功.
3、功是标量
功的正、负表示是动力对物体做功还是阻力对物体做功,前者取正,后者取负.
当物体受几个力作用时,计算合外力的功有两种方法:
一是先用平行四边形定则求出合外力,再根据计算功.
其中应是合外力与位移s的夹角.
二是先分别求各外力的功:
,……再求各外力的功的代数和.
二、功率
1、功率是表示物体做功快慢的物理量.功跟完成这些功所用的时间的比叫做功率.
2、公式
(1),这是物体在时间内的平均功率.
(2).若是瞬时速度,则P是瞬时功率;若是平均速度,则P是平均功率.是F与方向间的夹角.
3、发动机铭牌上的额定功率,是指该机正常工作时的最大输出功率,并不是任何时候发动机的功率都等于额定功率.实际输出功率可在零和额定功率之间取值.
发动机的功率即是牵引力的功率,.在功率一定的条件下,发动机产生的力F跟运动速度成反比.
要学好高中物理,必须具备五种能力,即:
理解能力、情境想象与推理能力、分析综合能力、运用数学工具解决物理问题的能力以及实验能力。
现具体分析如次:
(一)、理解能力
1、掌握物理概念和规律产生的背景。
如万有引力定律的发现是在开普勒三定律基础上产生的。
2、掌握物理概念和规律的确切含义。
如a=F/m以及I=u/R不能理解为简单数学式。
3、掌握物理知识间的相互关系。
如运动学和动力学关系,动力学和功与能是从不同角度研究物体运动。
4、掌握物理概念和规律的成立条件和适应范围。
如电场中对E=F/q(定义式)及E=KQ/r2(点电荷的电场)两公式的理解等。
5、依据对物理概念和规律解释问题和进行判断。
如缓冲运动、薄膜干涉等物理现象的解释。
(二)、情境想象与推理能力
所谓情境想象,就是要将物理过程想象成纯理想化物理模型。
实际实验中总不能排除干扰或非本质因素,必须借助思考过程的“纯化”或“简化”想象出理想情景。
这种舍弃或简略称为舍象思维。
舍象主要是逻辑思维,运用特有的逻辑规律,采用分析、比较、概括、归纳、演绎等思维方法进行严格推理过程所得出正确物理规律。
如理解伽利略的斜面实验,将情境想象和推理结合起来。
(三)、分析综合能力
首先要明确分析的具体目标,即明确研究对象,用什么物理规律解决问题。
其次是首要掌握解答物理问题时常用的分析方法。
如分步分析、结构分析、图解分析、对比分析等方法。
第三,进行分析过程中注意几个问题。
以力学为例:
1)、分析物理过程。
2)、注意受力分析。
3)、挖掘隐含条件。
4)、注意用能量观点处理问题。
第四,注意分析解决问题的环节与程序。
例如力学问题,首先考虑能量转化,功和能的关系,然后再考虑用动力学原理、牛顿定律。
(四)、运用数学工具解决物理问题的能力
首先要能够将物理问题转化为数学问题。
如电学中电流输出功率与内外电阻的关系;速度时间图象中斜率及面积的意义等。
第二,要掌握常用的几种数学方法:
图象法、极值法、列方程等。
特别是用图象研究和解决物理问题,可使问题变得简明、直观。
在直线运动、气体性质、振动和波等章节尤为突出。
(五)、实验能力
实验能力表现在如下几点:
1、理解实验的原理和方法。
A、为了达到实验目的需要证明什么问题,测量什么物理量。
B、依据哪些已知的知识来进行证明和测量。
C、测量的方法。
2、要具有独立进行实验的能力。
A、实验所需要的仪器和器材。
B、仪器的使用方法和合理操作规则。
C、实验原理和步骤。
3、整理数据和获得结论。
实验后要对数据进行仔细的分析,计算和处理,作出合理的结论。
处理数据要尊重客观事实,决不能乱凑数据。
4、了解误差的概念。
A、知道影响实验准确度的因素。
B、懂得怎样判断实验结果的合理性和可靠性。
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