《功率》的教學(xué)設(shè)計(jì)介紹
【教材分析】
《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》共同必修模塊“物理2”中涉及本節(jié)的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)是“理解功率，關(guān)心生產(chǎn)和生活中常見機(jī)械功率的大小及其意義”。要求學(xué)生理解功率的概念，會進(jìn)行功率的計(jì)算;會分析汽車發(fā)動機(jī)功率一定時(shí)，牽引力和速度的關(guān)系;嘗試自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，測量人在某種運(yùn)動中的功率。由于功率在生活、生產(chǎn)中應(yīng)用很廣，教學(xué)中可充分利用這一優(yōu)勢，使抽象的物理概念變得富有實(shí)際意義。發(fā)展學(xué)生應(yīng)用知識解決實(shí)際問題能力，樹立正確的價(jià)值觀。
【教學(xué)目標(biāo)】
一、知識與技能
1.理解功率的定義及額定功率與實(shí)際功率的定義;
2.，的運(yùn)用。
二、過程與方法
1.通常指平均功率，為瞬時(shí)功率;
2.，分析汽車的啟動，注意知識的遷移。
三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀
感知功率在生活中的實(shí)際應(yīng)用，提高學(xué)習(xí)物理科學(xué)的價(jià)值觀。
【重、難點(diǎn)分析】
1.重點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)是理解功率的概念;功率的物理意義是本節(jié)的重點(diǎn)內(nèi)容，如果學(xué)生能懂得做功快慢表示的是能量轉(zhuǎn)化的快慢，自然就能感悟出功率實(shí)際上是描述能量轉(zhuǎn)化快慢的物理量。
2.難點(diǎn)：理解功率與力、速度的關(guān)系，瞬時(shí)功率和平均功率的計(jì)算。瞬時(shí)功率的概念學(xué)生較難理解，這是難點(diǎn)。學(xué)生往往認(rèn)為，在某瞬時(shí)物體沒有位移就沒有做功問題，更談不上功率了。如果學(xué)生沒有認(rèn)識到功率是描述能量轉(zhuǎn)化快慢的物理量，這個(gè)難點(diǎn)就不易突破，因此，在前面講清楚功率的物理意義很有必要，它是理解瞬時(shí)功率概念和物理意義的基礎(chǔ)。
【教學(xué)方法】
本節(jié)課的教學(xué)立足于培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，通過學(xué)習(xí)物理研究方法，讓學(xué)生學(xué)會思考問題。在建立“功率”概念中，讓學(xué)生體會用比值方法來建立一個(gè)新概念。通過汽車起動過程的分析，著重培養(yǎng)學(xué)生的'邏輯思維，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識物理與社會生活的密切聯(lián)系，綜合運(yùn)用動力學(xué)知識和功率概念分析問題和解決問題的能力。通過學(xué)生設(shè)計(jì)測量人的做功功率的實(shí)驗(yàn)，達(dá)到學(xué)以致用的目的，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)知識解決實(shí)際問題能力。
【教學(xué)步驟】
一、課前活動，引入課題(采取比賽的形式組織教學(xué))
教師活動
學(xué)生活動
1．在課前抽一段空余時(shí)間，安排部分學(xué)生參加活動（提升重物比賽）；組織學(xué)生測量教學(xué)樓二樓層的高度及兩捆書的質(zhì)量，并做記錄。告訴學(xué)生比賽項(xiàng)目及比賽規(guī)則，選好計(jì)時(shí)員，發(fā)令員和兩位參賽同學(xué)。（強(qiáng)調(diào)安全�。�
2．上課時(shí)，要求學(xué)生匯報(bào)實(shí)驗(yàn)情況。
3．引導(dǎo)全班同學(xué)先利用提重物比賽記錄的數(shù)據(jù)計(jì)算人對書所做的功，然后展開討論：兩名運(yùn)動員誰勝誰負(fù)？你的依據(jù)是什么？引導(dǎo)分析：判斷運(yùn)動員的勝負(fù)，不只看做功的多少，還要看做功的快慢問題。
4．舉例：①挖土機(jī)與人，要完成相同的挖土任務(wù)，人花的時(shí)間要長得多。②建筑工地上要把磚塊或水泥等建筑材料搬到樓頂上，起重機(jī)和搬運(yùn)工相比，起重機(jī)要比工人快得多。③從水井里提水，使用抽水機(jī)比人工要快得多④家住在高樓（如8層），乘電樓比走路要快得多。⑤拖拉機(jī)耕地比牛耕地要快得多，等等。
5．通過引導(dǎo)學(xué)生分析有關(guān)事例，形成初步共識：人們選用機(jī)械來做功時(shí)，不僅要考慮做功多少，還要考慮機(jī)械做功的快慢。
6．在物理學(xué)中，做功的快慢用物理量功率描述。對于機(jī)械，功率是機(jī)械性能的重要指標(biāo)。
1．按老師的安排進(jìn)行活動。
2．兩位參賽同學(xué)同時(shí)提書，將書從地面提升到二樓，計(jì)時(shí)員記錄時(shí)間。
3．匯報(bào)活動情況。記錄在設(shè)計(jì)好的表格內(nèi)。
4．利用功的公式計(jì)算出結(jié)果。小組討論老師提出的問題，積極闡述自己的意見。
5．在活動和討論的基礎(chǔ)上，形成對功率的物理意義的認(rèn)識。
6．列舉生產(chǎn)、生活中發(fā)生的事例，使學(xué)生體會功率與生活、生產(chǎn)息息相關(guān)，無處不在，研究功率具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
二、功率的定義、公式和單位(主要采用啟發(fā)式)
教師活動
學(xué)生活動
1．指導(dǎo)學(xué)生回顧初中學(xué)過的內(nèi)容
2．展示閱讀思考題：什么叫做功率？功率是表示什么的物理量？功率的定義式是什么？定義式中各個(gè)字母分別表示什么物理量？單位是什么？功率的單位有哪些？換算關(guān)系如何？
3．抽查學(xué)生解答思考題。
4．教師總結(jié) 功率的物理意義：功率是標(biāo)量，功率表示做功過程中能量轉(zhuǎn)化的快慢。定義：功跟完成這些功所用時(shí)間的比值。表達(dá)式：P=W/t（類比：v=S/t）單位：1J/s=1w ，除此還有Kw。
5．展示例題：一個(gè)質(zhì)量是1．0kg的物體，從地面上方30m高處開始做自由落體運(yùn)動，求：
（1）第1s內(nèi)重力對物體做多少功？
�。�2）第2s內(nèi)重力對物體做多少功？
�。�3）前1s和后1s重力對物體做功的功率各是多大？
6．把學(xué)生解題過程實(shí)物投影，進(jìn)行評價(jià)。
1．學(xué)生閱讀課文相關(guān)內(nèi)容，并解答思考題。
2．互動交流：如何來描述快慢？
類比：運(yùn)動的快慢──速度；速度變化的快慢──加速度。用做功和完成這些功所花的時(shí)間的比值來定義“功率”。
3．練習(xí)。
三、平均功率與瞬時(shí)功率(通過例題，加深對平均功率和瞬時(shí)功率概念的理解)
教師活動
學(xué)生活動
1．展示舉例：一個(gè)質(zhì)量是1．0kg的物體，從地面上方20m高處開始做自由落體運(yùn)動，第1s時(shí)間內(nèi)下落的位移是多少？這1s內(nèi)重力對物體做多少功？第2s時(shí)間內(nèi)物體下落的位移是多少？這1s內(nèi)重力對物體做多少功？前1s和后1s重力對物體做功的功率各是多大？這2s時(shí)間內(nèi)重力對物體做功的功率是多大？
2．學(xué)生演算后提出問題：例題中的物體只是在重力的作用下，重力做功過程中，功率變化嗎？
3．總結(jié)：我們可以從上面的例子可以看出即使是同一個(gè)力對物體做功，在不同時(shí)間內(nèi)做功的功率也可能是有變化的。因此，用P＝W/t求得的功率只能反映t時(shí)間內(nèi)做功的快慢，只具有平均的意義。
4．（1）平均功率：P=W/t為平均功率的定義式。（2）瞬時(shí)功率：為了比較細(xì)致地表示出每時(shí)每刻的做功快慢，引入了瞬時(shí)功率的概念，即5．瞬時(shí)功率是表示某個(gè)瞬時(shí)做功快慢的物理量。
6．提出瞬時(shí)功率如何計(jì)算的問題后，引導(dǎo)學(xué)生一起推導(dǎo)得出：P＝F·v為瞬時(shí)功率計(jì)算公式。
7．應(yīng)用公式P＝Fv計(jì)算m＝1kg的物體做自由落體運(yùn)動中下落1s末和2s末的瞬時(shí)功率。
8．根據(jù)上述結(jié)果啟發(fā)學(xué)生思考瞬時(shí)功率的物理意義。
9．最后指出：此題中是重力對物體做功，使重力勢能逐漸向動能轉(zhuǎn)化。隨著時(shí)間的延續(xù)，重力勢能向動能轉(zhuǎn)化加快。
1．認(rèn)真演算，闡述自己的看法。
2．思考問題。
3．認(rèn)真聽講，積極思考。
4．認(rèn)真體會極限的方法，在今后學(xué)習(xí)中有很多地方要用到這種方法。
四、實(shí)際功率和額定功率(引導(dǎo)學(xué)生自學(xué))
教師活動
學(xué)生活動
指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材第7頁“額定功率和實(shí)際功率”一段，提出問題，你對“額定功率和實(shí)際功率”是怎樣理解的？
學(xué)生閱讀課本相關(guān)內(nèi)容，思考并回答老師的提問。
交流與探究：把一枚硬幣放在書的封面上，打開書的封面形成一個(gè)斜面，并使硬幣開始下滑，如圖5．3—1所示。仔細(xì)分析一下，在下滑的過程中硬幣共受到幾個(gè)力的作用？哪些力做正功？哪些力做負(fù)功？哪些力沒有做功？如果使斜面的傾角增大，情況會有什么變化？傾角增大時(shí)，功率是否也增大？（提示：①比較不同傾角時(shí)的功率，應(yīng)注意硬幣開始下滑處的高度應(yīng)相同。討論功率時(shí)須指明哪個(gè)力的功率。②實(shí)驗(yàn)的分析討論，要注意所分析的是某個(gè)力的平均功率。注意引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行受力分析、做功分析，可利用功率的定義式，在理論上進(jìn)行的推演，使思維更加嚴(yán)密。）
1．用CAI課件模擬汽車的啟動過程。
師生共同討論：
�、偃绻饔迷谖矬w上的力為恒力，且物體以勻速運(yùn)動，則力對物體做功的功率保持不變。此情況下，任意一段時(shí)間內(nèi)的平均功率與任一瞬時(shí)的瞬時(shí)功率都是相同的。
�、诤芏鄤恿C(jī)器通常有一個(gè)額定功率，且通常使其在額定功率狀態(tài)工作（如汽車），根據(jù)P=FV可知：當(dāng)路面阻力較小時(shí)，牽引力也小，速度大，即汽車可以跑得快些；當(dāng)路面阻力較大，或爬坡時(shí)，需要比較大的牽引力，速度必須小。這就是爬坡時(shí)汽車換低速擋的道理。
�、廴绻麆恿C(jī)器在實(shí)際功率小于額定功率的條件下工作，例如汽車剛剛起動后的一段時(shí)間內(nèi)，速度逐漸增大過程中，牽引力仍可增大，即F和v可以同時(shí)增大，但是這一情況應(yīng)以二者乘積等于額定功率為限度，即當(dāng)實(shí)際功率大于額定功率以后，這種情況不可能實(shí)現(xiàn)。
五、典型例題分析
教師活動
學(xué)生活動
1．汽車發(fā)動機(jī)的額定功率為60kW，汽車質(zhì)量為5t，汽車在水平路面上行駛時(shí)，阻力是車重的0．1倍，g取10m／s2，問：
�。�1）汽車保持以額定功率從靜止啟動后能達(dá)到的最大速度是多少？
�。�2）若汽車保持以0．5m／s2的加速度做勻加速運(yùn)動，這一過程能維持多長時(shí)間？
2．指出解決問題的思路。
3．在實(shí)物投影儀上對過程進(jìn)行抽查評析。
4．用實(shí)物投影儀展示正確的解題過程。
在老師分析后求解，鞏固訓(xùn)練。
六、師生共同小結(jié)
通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們知道了以下幾個(gè)問題：
1．功率是表示物體做功快慢的物理量；
2．功率的單位有Ｗ、kＷ、1 kＷ＝1000Ｗ；
3．功率的求解公式有：P＝ P＝Fv；
4．平均功率和瞬時(shí)功率；
其中P＝和P＝Fv可用來求解平均功率，而P＝Fv也可用來求解瞬時(shí)功率。
5．實(shí)際功率和額定功率；
6．用P＝Fv分析汽車的兩種啟動過程。
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