高中物理必修2《功率》教案
教学目标
1、知识与技能
(1)理解功率的定义及额定功率与实际功率的定义;
(2)P=w/t，P=Fv的运用。
2、过程与方法
(1)P=w/t通常指平均功率，为瞬时功率;
(2)P=Fv，分析汽车的启动，注意知识的迁移。
3、情感、态度与价值观：感知功率在生活中的实际应用，提高学习物理科学的价值观。
教学重难点
教学重点：理解功率的概念，并灵活应用功率的计算公式计算平均功率和瞬时功率。
教学难点：正确区分平均功率和瞬时功率所表示的物理意义，并能够利用相关公式计算平均功率和瞬时功率。
教学工具
多媒体、板书
教学过程
一、功率、额定功率、实际功率
1.基本知识
(1)物理意义：功率是表示做功快慢的物理量.
(2)定义：功W跟完成这些功所用时间t的比值叫做功率.
(3)定义式：P=
(4)单位：在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，符号是W.
1 W=1 J/s,1 kW=103 W.
(5)功率有平均功率和瞬时功率之分，用公式
计算的一般是一段时间内的平均功率.
(6)额定功率
指电动机、内燃机等动力机械在额定转速下可以长时间工作时的输出功率.
(7)实际功率
指电动机、内燃机等动力机械工作时实际消耗的功率.
实际功率往往小于额定功率，但在特殊情况下，如汽车越过障碍时，可以使实际功率在短时间内大于额定功率.
2.思考判断
(1)各种机械铭牌上所标功率一般是指额定功率.(√)
(2)某机械工作时的实际功率一定比额定功率小.(×)
(3)机械可以在实际功率等于额定功率的情况下长时间工作.(√)
探究交流
去过泰山的同学会遇到挑山工，假设挑山工和缆车将相同的货物运至山顶，两者对货物做的功相同吗?做功的功率相同吗?
【提示】 两者对货物做的功都等于克服重力做的功，由于将相同的货物运往相同高度的山顶，因此两者做相同的功，而用缆车运送货物所用时间远小于挑山工的用时，根据功率定义知缆车的做功功率远大于挑山工的做功功率.
二、功率与速度
1.基本知识
(1)功率与速度的关系式
P=Fv(F与v方向相同).
(2)推导
(3)应用
由功率速度关系式知，汽车、火车等交通工具和各种起重机械，当发动机的功率P一定时，牵引力F与速度v成反比，要增大牵引力，就要减小速度.
2.思考判断
(1)物体的速度为v，则重力的功率一定是mgv.(×)
(2)汽车的速度越大，牵引力的功率也越大.(×)
(3)汽车以恒定功率启动时，加速度减小.(√)
探究交流
在越野比赛中，汽车爬坡时，常常换用低速挡，这是为什么?
【提示】 由P=Fv可知，汽车在上坡时需要更大的牵引力，而发动机的额定功率是一定的，换用低速挡的目的是减小速度，进而增大牵引力.
【问题导思】
1.什么是平均功率和瞬时功率?
2.如何求平均功率和瞬时功率?
3.P=Fv中的三个物理量有什么制约关系?
1.平均功率
平均功率表示在一段时间内做功的平均快慢.平均功率与某一段时间(或过程)相关，计算时应明确是哪个力在哪段时间(或过程)内做功的功率.
2.瞬时功率
P=Fv·cos α(α表示力F的方向与速度v的方向间的夹角)，它表示力在一段极短时间内做功的快慢程度.瞬时功率与某一时刻(或状态)相关，计算时应明确是哪个力在哪个时刻(或状态)做功的功率.
也可用于计算瞬时功率，此时时间极短，t→0，但在中学阶段较少用到.
3.P=Fv中三个量的制约关系
误区警示
1.求平均功率时必须说明是哪段时间或哪一个过程的平均功率.可由
或P=F计算.
2.公式P=Fv仅适用于F与v方向相同的情况，若F与v方向不同，则用P=Fvcos α来计算功率，其中α是F与v的夹角.
例：如图所示，质量为m=2 kg的木块在倾角θ=37°的斜面上由静止开始下滑，木块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5，已知：sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，g取10 m/s2，求：
(1)前2 s内重力做的功.
(2)前2 s内重力的平均功率.
(3)2 s末重力的瞬时功率.
【审题指导】 解答本题应注意下列问题：
(1)前2 s内重力方向上物体的位移.
(2)前2 s内物体的平均速度.
(3)2 s末物体的速度.
(4)重力和速度的夹角.
【答案】 (1)48 J(2)24 W (3)48 W
规律总结：求解功率时应该注意的问题
1.首先要明确是求哪个力的功率，是某个力的功率，还是物体所受合力的功率，汽车的功率是指汽车牵引力的功率，起重机的功率是指起重机钢丝绳拉力的功率.
2.若求瞬时功率，需明确是哪一时刻或哪一位置，再确定该时刻或该位置的速度，应用公式P=Fv，如果F、v不同向，则投影到相同方向再计算.
四、机动车的两种启动方式
【问题导思】
1.如何分析机车恒定功率启动时的运动性质?
2.机车以恒定加速度启动时，功率怎么变化?
3.如何用图象描述两种启动过程?
1.分析机车以恒定功率启动的运动过程
2.分析机车以恒定加速度启动的运动过程
汽车先以恒定的加速度启动，达到额定功率P额后再以恒定功率运动，因此启动过程分为两个阶段：
误区警示
1.在P=Fv中因为P为机车牵引力的功率，所以对应的F是牵引力，并非合力.
例：在水平路面上运动的汽车的额定功率为100 kW，质量为10 t，设阻力恒定，且为车重的0.1倍(g取10 m/s2).
(1)求汽车在运动过程中所能达到的最大速度.
(2)若汽车以0.5 m/s2的加速度从静止开始做匀加速直线运动，这一过程能维持多长时间?
(3)若汽车以额定功率不变从静止启动后，当汽车的加速度为2 m/s2时，速度多大?
【审题指导】 解答该题应注意以下问题：
(1)汽车达到最大速度时牵引力等于阻力.
(2)匀加速运动时牵引力恒定，且可用牛顿定律求出.
(3)匀加速运动结束时汽车达到额定功率.
【答案】 (1)10 m/s(2)13.4 s(3)3.3 m/s
规律总结：机车启动问题的求法
1.机车的最大速度vm的求法：机车达到匀速前进时速度最大，此时牵引力F等于阻力Ff，故
五、功率问题的实际应用
例：跳绳是一种健身运动，设某运动员的质量为50 kg，他每分钟跳180个，假定在每次跳跃中，脚与地面的接触时间占跳跃一次所需时间的2/5，则该运动员跳绳时克服重力做功的平均功率是多少?(g取10 m/s2)
【答案】 75 W
规律总结：求解本题的关键是求平均功率的时间应是跳跃一次时间T，而非上升过程所用时间2(t)，即要明确求的是哪段时间内的平均功率.
课后小结
板书
第三节 功 率
1、功率
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w/t，叫做功率。用p表示
P = w / t
功率的单位( J/s)或 瓦特，符号是W。1 kW=1 000W，另外还有一个应该淘汰的常用单位：马力，1马力=735 W。
(1)p=w/t指平均功率。
(2)用这个公式也可以表示瞬时功率，当△t→0。时，即表示瞬时功率。
(3)功率是描述力对物体做功快慢的物理量。
2、对额定功率和实际功率的学习
(1)额定功率：指机器正常工作时的最大输出功率，也就是机器铭牌上的标称值。
(2)实际功率：指机器工作中实际输出的功率。
3、功率与速度
根据公式P = F v
(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，司机用换档的办法减小速度来得到较大的牵引力。
(2)当速度v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v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。