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功率的概念
7.3功率
功率的概念、功率的物理意义是本节的重点内容,如果学生能懂得做功快慢表示的是能
量转化的快慢,自然能感悟出功率实际上是描述能量转化快慢的物理量.瞬时功率的概念学
生较难理解,这是难点.学生往往认为,在某瞬时物体投有位移就没有做功问题,更谈不上功率了.如果学生没有认识到功率是{煎蔗能量转化快慢的物理量,这个难点就不易突破,因此,在前面讲清楚功率的物理意义很有必要,它是理解瞬时功率概念和物理意义的基础·
关于发动机的额定功率与汽车的最大速率之间的关系,最好采用课后专题讲座的形式进行,以便通过分析汽车由开动到匀速行驶的物理过程,使学生养成分析物理过程的习惯,避免简单地套用公式.
情景导入
教师指导学生回忆日常生活中人们劳动时的情景,并分组让学生举例,讨论分析人和机
械做功有什么区别,教师归纳.
1.挖土机与人,要完成相同的挖土任务,人花的时间要长得多.
2.建筑工地上要把砖块或水泥等建筑材料搬到楼顶上,起重机和搬运工相比,起重机要比工人快得多.
3.从水井里提水,使用抽水机比人工要快得多
4.家住在高楼(如9层),乘电梯比走路要快得多.
5.拖拉机耕地比牛耕地要快得多,等等.
列举生产、生活中发生的事例,使学生体会功率与生活、生产息息相关,研究功率具有重要的现实意义.引出本节课的学习内容——功率.
图片导入.
大屏幕投影有关功率的几幅图片,并提供相应的性能参数,让同学们仔细观察,体会即
将学习的物理量――功率,是衡量机械的重要参数
通过观察图片,引导学生体会,在不同的机械装置中,功率这一参数的数值是不同的,它就是用来描述物体做功快慢的.学习了本节课,我们会对“功率”这一参数,有更加深刻的理解.
推进新课
一、功率
首先以提问方式复习上一节所学习的主要内容,重点是功的概念和功的物理意义.然后
提出力对物体做功的实际问题中,不但存在着做功多少的问题,还有做功快慢的区别.做功
多少的计算我们上节课已经讨论了功的计算公式,引导学生思考:
物理学中又是如何来描述
傲功快慢的呢?
物理学中为了描述力对物体做功的快慢,引入了“功率”这一物理量,本节课我们就来研究这个问题.
情境设置l:
现有甲、乙两人摘棉花,甲6天摘了500k9,乙8天摘了600k9,你打算怎样比较谁摘得快,并说出你的方法.
情境设置2:
力F1对甲物体做功为W1,所用时问为t1;力F2对乙物体做功为w2,所用时间为t2,在下列条件下,哪个力做功快…………………….……………….……()
学生能够想到利用工作量与时间的比值来衡量甲、乙两人的工作快慢.用比值来反映快慢,比值大的快,比值小的慢.
在以上基础上,继续创设情境,引出“功率”的概念.
——l65——
对于功率的概念,初中已经作了初步的学习,因此学生在理解上较为容易.教师直接创
设情景主要是让学生感受“功率”这一概念提出的必要性.
总结:
做功快慢的比较有两种方式:
一是比较完成相同的功所用的时间;另一是比较在相同的时间内完成的功.
在物理学中,一个力所做的功w跟完成这些功所用时间t的比值
叫做功率.用P表
示,即
物理意义:
功率是描述力对物体做功快慢的物理量.
上式是功率的定义式,也是功率的量度式,P与W、t间无比例关系,做功的.快慢由做功的物体本身决定.根据这一公式求出的是平均功率,同时这个公式变形后给我们提供了一种求功的方法
指导学生说出公式中各个字母所表示的物理量和单位.并概括功率的单位,国际单位:
瓦特,常用单位有千瓦.
【讨论与交流】
小实验:
把一枚硬币放在书的封面上,打开书的封面形成一个斜面,并使硬币开始下滑.
请同学仔细分析一下,在下滑的过程中硬币共受到几个力的作用?
哪些力做正功?
哪些力
做负功?
哪些力不做功?
如果斜面的倾角增大,情况会有什么变化?
倾角增大时,功率是否
也增大?
提示:
①比较不同倾角时的功率,应注意硬币开始下滑处的高度应相同.讨论功率时须
指明哪个力的功率.
②实验的分析讨论,要注意所分析的是某个力的平均功率.注意引导学生进行受力分
析、做功分析,可利用功率的定义式,在理论上进行的推演,使思维更加严密.
例1一个物体在力F的作用下,在时间t内发生的位移为s,已知作用力F的方向和位移方向相同,求:
(1)力F所做的功;
(2)力F的功率.’
解答.略.
P=Fv可求平均速度(v是平均速度)
课堂训练
1.一台机器用2分钟时间做了6×104J的功,这台机器的功率是多少?
2.关于功率,下列说法中正确的是·………………………………………………一()
A.功率是说明做功多少的物理量
B.功率是说明力做功快慢的物理量
C.做功时间越长,功率一定小
D.力做功越多,功率一定大
答案:
1.500W2,B
二、额定功率与实际功率
问题l:
人用力直接做功能否像汽车做功那样快呢?
汽车做功能否像飞机做功那样快
呢?
人如果做功过快,会产生什么后果呢?
汽车超负荷运转会产生什么后果呢?
问题2:
长跑运动员能否用l00米短跑的速度来完成5000米的赛跑路程呢?
为什么?
提示:
1.人做功过快,会引起疲劳,甚至受伤、生病等,汽车超负荷工作会造成发动机熄火或烧毁.
2.奥运比赛是一种挑战运动极限的比赛,人与机器一样,不能长时间超负荷运动,短跑运动员在100米赛跑中,时间不过是十几秒,能以最大的速度跑完全程,此时运动员的输出功率是正常时的数十倍.在5000米的长跑运动中,运动员不可能长时间超负荷运动,因此长跑运动员不可能一直保持百米赛跑那样的速度.
总结:
1.额定功率:
指机械在长时间正常工作时的最大输出功率,也是机械发动机铭牌上的标称值,额定功率是动力机械重要的性能指标,一个动力机械的额定功率是一定的.
2.实际功率:
机械在运行过程中的功率是实际功率,实际功率可以小于额定功率,可以等于其额定功率(称满负荷运行),但不能大于额定功率,否则会损坏机械.
课外作业:
很多机械的铭牌上都标有这台机器的额定功率,请同学将家里的电器设备上
的额定功率都记录下来,并计算家里的每部机器每天要做多少功?
要消耗多少电能?
哪一
部机器最耗电?
并与同桌进行交流.
三、功率与速度
根据力、位移、时间与功率之间的了解,指导学生推导出功率与速度的关系式.
自主活动:
学生结合课本内容,推导功率与速度的关系式.
教师巡回指导,发现问题及时帮助学生解决;投影学生的推导过程,点评、总结;分析公式的意义.
问题:
汽车等交通工具在启动和行驶过程中,其牵引力和行驶速度是怎样变化的?
请同
学们阅读教材相关内容,用自己的话加以解释.
学生阅读教材,讨论、推理、作答.
结论:
根据公式P—Fv.
①当功率P一定时,F与v成反比,即做功的力越大,其速度就越小.当交通工具的功率一定时,要增大牵引力,就要减小速度.所以汽车上坡时,司机用换挡的办法减小速度来得到较大的牵引力.
②当速度”一定时,P与F成正比,即做功的力越大,它的功率就越大.汽车从平路到上坡时,若要保持速率不变,必须加大油门,增大发动机功率来得到较大的牵引力.
③当力F一定时,功率P与速度”成正比,即速度越大,功率越大.起重机吊起同一物体时以不同的速度匀速上升,输出的功率不等,速度越大,起重机输出的功率越大.
教师投影教材上的例题,引导学生独立审题,分析后写出解题过程.
投影学生的求解过程,总结点评.
例2如图所示,位于水平面上的物体A的质量m=5k9,在
F=10N的水平拉力作用下从静止开始向右运动,位移为s一36m
时撤去拉力F.求;在下述两种条件下,力F对物体做功的平均功率各是多大?
(1)水平面光滑{
(2)物体与水平面间的动摩擦因数为0.15
1.解答:
在货物匀速上升时,电动机对货物的作用力大小为
2.解答:
这台抽水机的输出功率为
它半小时能做功
3.解答:
此人推导的前提不明确.当F增大时,根据P—F”推出,P增大的前提应是v
不变,从
推出,P增大则v增大的前提是F不变,从
推出,v增大F减小的前提是P不变.说明:
对这类物理问题的方向,应注意了解实际,有时机械是以一定功率运行的,这时P一定,则F与”成反比.有时机械是以恒定牵引力工作的,这时P与v成正比·
4.解答:
(1)汽车的加速度减小,速度增大.因为,此时开始发动机在额定功率下运动,即
,v增大则F{减小,而
,所以加速度减小.
(2)当加速度减小到零时,汽车做匀速直线运动,F=f,所以
,此为汽车在功率P下行驶的最大速度.
“功率”这一概念在日常生活中与人们的了解较为密切,学生也有接触,因此在实际的教学中,教学设计立足于实际生活,采用让学生“自主举例、自主提问、自主探讨、自主总结”的探究方式.加强了与生产生活的结合,体现了物理知识学以致用的思想.“功率”与生活、生产了解密切,在引入功率、额定功率、实际功率等概念时,注意通过生产、生活的具体实例引入,增强了学生学习的趣味性与知识性,使学生便于认识和理解“功率”概念,有利于激发学生的学习热情.在知识形成过程中,教学设计注重引导学生学习科学思维方法,体会比值法在定义“功率”概念的作用,提高学生的应用科学思维方法解决问题的能力.通过设计测定人在某种运动中做功功率实验,来达到内化和强化物理概念和物理规律的理解,实现知识由理论向实践的转化,加强物理与生活、生产和科技的了解.本教学设计在实际的教学过程中,能够充分地发挥学生的主观能动性,体现新课标的知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观的
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