人教版高中物理必修二功率优质教案

1、功率（一）引入课题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，有做功快慢之分，物理学中又是如何来描述的？这节课我们就来研究这个问题.（二）教学过程1、功率初中同学们学习过功率的有关知识，都知道功率是用来描述力做功快慢的物理量.我们一起讨论一些问题.力F1对甲物体做功为W1所用时间为ti；力F2对乙物体做功为W2所用时间为tz,在下列条件下，哪个力做功快？A.W1=W2ti>t2；B,W1=W2ti<t2；C.W1>W211=t2；D.WkW2t1=tz.上述条件下，哪个力做功快的问题学生都能作出判断，其实都是根据W

2、/t这一比值进行分析判断的.让学生把这个意思说出来，然后总结并板书如下：功率是描述做功快慢的物理量.功和完成这些功所用的时间之比，叫做功率.如果用W表示功，t表示完成这些功所用的时间，P表示功率，则：P=W/t明确告诉学生上式即为功率的定义式，然后说明P的单位，W用人1用5作单位，P的单位为J/s,称为瓦特，符号为W最后分析并说明功率是标量.接下来着重说明，功率的大小与单位时间内力所做的功为等值.至此，再将功的定义式与速度v的定义式作类比，使学生理解，虽然研究的是不同性质的问题，但是研究方法是相同的（同时也为后面讲瞬时功率做了些准备）.然后提出问题，与学生一起讨论功率的物理意义.上一节我们讲了

3、功的概念、功的公式之后，经过分析和讨论，对功的物理意义已有所了解.谁能复述一下？在学生说出做功过程是能量转化过程之后，立即启发：那么做功快慢恰能表明能量转化的快慢吗？因此，应该将功率理解为是描述做功过程中能量转化快慢的物理量，并将这一认识进行板书.2、平均功率与瞬时功率举例：一个质量是1.0kg的物体，从地面上方20m高处开始做自由落体运动，第1s时间内下落的位移是多少？（与学生一块算出是5m,g取10m/s2）这1s内重力对物体做多少功？（与学生一起算出W1=50J）第2s时间内物体下落的位移是多少？（15m）这1s内重力对物体做多少功？（W2=150J）前1s和后1s重力对物体做功的功率各

4、是多大？（P1=50VYP2=150W）这2s时间内重力对物体做功的功率是多大？（P=100W）指出即使是同一个力对物体做功，在不同时间内做功的功率也可能是有变化的.因而，用P=W/t求得的功率只能反映t时间内做功的快慢，只具有平均的意义.板书如下：（1）平均功率：P=W/t（2）瞬时功率为了比较细致地表示出每时每刻的做功快慢，引入了瞬时功率的概念，即瞬时功率是表示某个瞬时做功快慢的物理量.提出瞬时功率如何计算的问题后，作如下推导：一段较短时间内的平均功率可以写成如下公式：P=W/t=W=F-s/t,而s/t=v所以：P=F-v当t值足够小时，v就表示某一时刻的瞬时速度，所以这时P就表示该时刻

5、的瞬时功率.因此P=F-v就是瞬时功率计算公式讨论：如果作用于物体上的力F为恒力，且物体以速度v匀速运动，则力对物体做功的功率保持不变.此情况下，任意一段时间内的平均功率与任一瞬时的瞬时功率都是相同的.很多动力机器通常有一个额定功率，且通常使其在额定功率状态工作(如汽车)，根据P=Fv可知:当路面阻力较小时，牵引力F也小，v可以大，即汽车可以跑得快些；当路面阻力较大，或爬坡时，需要比较大的牵引力，v必须小.这就是爬坡时汽车换低速挡的道理.如果动力机器原来在远小于额定功率的条件下工作，例如汽车刚刚起动后的一段时间内，速度逐渐增大过程中，牵引力仍可增大，即F和v可以同时增大，但是这一情况应以二者乘

6、积等于额定功率为限度，即当Fv=P额.以后，这种情况不可能实现.应用公式P=Fv计算m=1kg的物体做自由落体运动中下落1s末和2s末的瞬时功率.由vi=10m/s按公式求得P1=100J;由v?=20m/s按公式求得P?=200J.根据上述结果启发学生思考瞬时功率的物理意义.最后指出，此题中是重力对物体做功，使重力势能逐渐向动能转化.随着时间的延续，重力势能向动能转化加快.3、例题讲解例1、如图1所示，位于水平面上的物体A的质量m=5kg,在F=10N的水平拉力作用下从静止开始向右运动，位移为s=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？(取g=10m/s2

7、)(1)设水平面光滑；(2)设物体与水平面间的动摩擦因数a=0.15.解答过程可分为三个阶段：让学生计算力F在36m位移中所做的功，强调功只由F和s这两个要素决定，与其它因素无关,因而两种情况下力F做的功相同，均为W=360J.由同学计算这两次做功所用的时间.用牛顿第二定律求出:Q产2m<1s0.5m/用户;一分别求出t1=6s,t2=12s.用功率的定义式即平均功率的计算公式求得P1=60VVP2=30W如果有的同学用公式v；=2as分别求出每次的末速度，再用公式：求出每次的平均速度也和丐,最后用P1=FV2求得最后结果也可以，并指出这是解决问题的一另一思路。rE例2、如图2所示，位于

8、水平面上的物体A,在斜向上的恒定拉力作用下，正以v=2m/s的速度向右做匀速直线运动.已知F的大小为100M方向，_.v与速度v的夹角为37°,求：(1)拉力F对物体做功的功率是多大？图2(2)物体向右运动10s的过程中，拉力F对它做多少功？(sin370=0.6,cos37°=0.8)通过此例题的解答，让学生掌握功率的计算公式P=Fvcosa,并提醒学生，不要认为F与v总是在同一直线上；并且知道，在功率已知的条件下，可以用W=P-t计算一段时间内力所做的功.第(1)问的结果为P=160VY第(2)问的结果为V1600J.例3、课本p.139上的例题，注意区分几个概念.(三

9、)课堂小结1、我们讲了功率概念之后，得到了两个公式，定义式P=W/t和瞬时功率的公式P=F-v.2、公式P=W/t中的t趋近于零时，P即为瞬时功率.不过此公式主要用来计算平均功率.公式P=Fv中，当v为瞬时速度时，P即为瞬时功率；当v用平均速度V时，也可计算平均功率.当然要注意7所对应的时间段.说明：1、将功率理解为表示能量转化快慢的物理量具有普遍意义.如一台电动机的额定功率是10kW表明它每秒钟可以将10kJ的电能转化为机械能，不管它是否工作.因而机器的功率实际上可以表示它进行能量转化的能力大小.2、力可以做负功，自然也有负功率.学生不问到时可以不讲.课本上也没讲.重要的不是功率的正负问题，

10、而是要结合实际问题说清楚能量转化的方向和快慢.例如，一物体沿粗糙水平面向前滑动，根据P=f-V可知其机械能向内能转化，转化的快慢与速度v成正比，这就表达清楚了，没有强调负功率的必要扩展资料额定功率与实际功率额定功率是发动机正常工作时的最大功率，通常都在铭牌上标明，机器工作时，必须受额定功率的限制，这是基本原则，发动机实际的输出功率（即实际功率），可以小于额定功率，在某些情况下，实际功率也可以略大于额定功率，但不允许长时间超过额定功率.关于汽车启动的运动过程分析1、下面我们来讨论汽车起动的模型：（1）以恒定功率起动，其运动过程是:I-变加速直线运动遭直缝运动.2、以恒定加速度起动，其运动过程是:

11、机车启动的两种过程这一过程的v-t关系如图所示.2、车以恒定的加速度a起动.F-/a=由阳知，当加速度a不变时，发动机牵引力F恒定，再由F=知，f一定，发动机实际输出功率P随v的增大而增大，但当P增大到额定功率以后不再增大，此后，发动机保持额定1、以恒定的功率起动:廿，随v增大，F是做加速度减小的加速运动.直至m活事加，当速度v增大时，加速度a减小，其运动情况时，a减小至零，此后速度不再增大，速度达到最大值而做F机车以恒定的功率起动后，若运动过程中所受阻力f不变，由于牵引力a减小.根据牛顿第二定律，咨11球即时此£有速I一勾卸速有线运前一九一年邮速直缓运用一句速径配f上恒定功率起动匀

12、速运动，做匀速直线运动的速度是£丁，下面是这个动态过程的简单方框图frantica丁犍姚增大胃用卬耳，薄值讨MF一定速度T.4F，=Fa1功率不变，v继续增大，牵引力F减小，直至"一了时，厘=°,车速达到最大值$,此后匀速运动.在p增至上片之前，车匀加速运动，其持续时间为/_为_%_F题%-a尸,M（时a+）偌（这个丐必定小于冒狄，它是车的功率增至'翻之时的瞬时速度）.计算时，先算出f；y.皇0-了雁9,再求出/，最后根据£=酸求1.在P增至砺之后，为加速度减小的加速运动.直至达到,祝.下面是这个动态过程的简单方框这一过程的v-t关系如图所示习题

13、精选（一）1 .质量为m的物体自高处自由落下，时间t内重力的平均功率为,t秒末重力的瞬时功率为2 .设飞机飞行时所受的阻力与其速度的平方成正比.如果飞机以速度v匀速飞行时其发动机的功率为P,则飞机以2V的速度匀速飞行时其发动机的功率为.3 .起重机的钢绳吊着物体由静止开始竖直向上运动，先以加速度a（a<g）加速运动再匀速运动,最后减速运动到静止，则关于各段运动中绳的拉力的平均功率，下列说法中正确的是A.第一段平均功率最大B.第二段平均功率最大C.第三段平均功率最小D,第一段平均功率最小4 .跳绳是一种健身运动，设某运动员的质量是50kg,他1分钟跳180次，假定在每次跳跃中，脚2与地面的

14、接触时间占跳跃一次所需时间的5,则该运动员跳绳时克服重力做功的平均功率是多少瓦？（g取10m/s2）5 .站在自动扶梯上的乘客，如果他自己也沿着扶梯匀速上行.那么在运送乘客到达同样高度时，自动扶梯的发动机所消耗的功和功率的情况是A.功增加，功率不变B.功减少，功率不变C.功不变，功率增加D.功不变，功率减少E.功和功率都不变F.功和功率都减少6 .在20m高处以大小相等的初速度丫。=20m/s将三个质量均为0.1kg的小球a、b、c分别竖直上抛、平抛和自由落下，从抛出到落地的全过程中，求重力对三球做的功和平均功率（不计空气阻力，g=10m/s2）参考答案：2.8P3.BC4.75W5.B6.2

15、0J、20J、20J10()W,10W,10W1.二二）1 .如图所示，在竖直向上加速运动的电梯中有一个斜面，斜面上有一个木块与斜面一起随电梯向上加速运动，木块相对斜面静止.试分析木块受到力做功情况.2 .有一物体受一水平力作用，第一次在光滑的水平面上前进了白位移，第二次在粗糙的水平面上前进了S位移，试比较两次F做功情况.3 .斜面体A放在光滑的水平面上，滑块B沿斜面加速下滑，如图所示，试分析滑块B所受各力在滑块B下滑过程中的做功情况.4 .质量为m的木块，在水平恒力F作用下从静止开始沿光滑的水平面运动七时间，则在£s末的功率为，在整个上时间内F做功的平均功率为.5 .汽车发动机的额

16、定功率为60忆卬，汽车的质量为5t,它与地面的动磨擦因数为0则：（l）汽车保持额定功率起动后能达到的最大速度是多少？（2）汽车从静止开始以5而的加速度匀加速起动，这一过程能维持多长时间？（g取103”）6 .如图所示，质量为透的物体从光滑的斜面顶端自由下滑，斜面高为的：长为上，求在从顶端滑至底端的过程中，肉受到的力所做功及它们的冲量.7 .一光滑小球沿半圆形圆槽从槽口由静止沿槽滚至槽底所用时间为t,速度为尸，则此过程中（）.（A）槽对小球的支持力冲量为零（B）槽对小球的支持力做功为零（C）槽对小球的冲量为m（D）小球所受合外力冲量为m（如图），关于什么力8 .在水平的船板上有一人拉着固定在岸边

17、树上的绳子，用力使船向前移动对船做功的下列说法中正确的是（A.B.C.D.绳的拉力做了功人对绳的拉力做了功树对绳子的拉力做了功人对船的静摩擦做了功9.一质量为相的木块静止在光滑的水平面上，从£=口开始，将一个大小为F的水平恒力作用在该木块上，在（）f2t10.汽车额定功率为片，汽车行驶中受到的阻力随速度的增大而增大,定功率片下工作，那么汽车所能达到的最大速度是多少（如图所示）【参考答案】假如汽车始终都在额1 .解答分析木块受力情况.因为木块加速向上运动，所以其受力图如图，重力G与位移方向相反，重力做负功；支持力N与位移方向的夹角为锐角，支持力做正功；静摩擦力f与位移方向的夹角也为锐角

18、，则静摩擦力做正功.2 .因为印=尸'鼠F,&一定，故两次力F做功相同.3 .提示画出A、B的始末位置，分析两物的位移，注意B的对地位移§上为B相对A的位移与A相对地的位移2m的合成（如图），找出各力与B的对地位移上的夹角即可判断各力的做功情况.4 .解答工时间末的功率为瞬时功率，用F=来求：P-歹，一,cos0°"bt广二工时间内平均功率用工来求：P1尸户MWFScosge5£F'L=：=曰2m2=05.解答（1）汽车以额定功率起动，当时，汽车的速度最大，此时:F=/=g=01x5xl03xlO=5xlO?（N）,=±=七=60乂10m所以最大速度Lj一Fp=（2）汽车以匀加速直线运动起动，汽车在匀加速运动过程中的最大速度F根据牛顿第二定律F-除U_P_PSOxlO3由得：fma赭以0.1x5x17x10+5贯10%"5=8（而Gz=-=16（；£）匀加速直线运动过程维持的时间1°一5.6 .解答脸受到竖直向下的重力然宅和垂直于斜面斜向上的弹力N,如图所示，先求斜面下滑的时间:.-一')或«=gsmce=方向竖直向下.弹力所做的功：%t0./-环，小12d