八年级物理下册【第十一章 功和机械能】-第2节 功率（导学案）

第2节功率课题功率课型新授课教学目标学问与技能1.知道功率的概念.2.结合实例理解功率的概念,能用功率的计算公式进行简洁的计算3.熟练解答有关功、功率、速度的综合性题目.过程与方法1.通过实例结合已学的物理规律理解功率的物理意义和概念.2.学会如何比较功率的大小，把握功率的计算公式P=W/t和P=Fv.3.了解功率在实际生活中的应用以及领会解答功、功率和速度的相关综合题的方法与技巧.情感、态度与价值观具有对科学的求知欲，乐于探究自然现象和日常生活中的物理学道理，有将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识.教学重点功率的计算教具预备磅秤、皮尺、秒表、多媒体课件等教学难点理解功率的物理意义教学课时1.5课时课前预习1.功率是表示物体做功快慢的物理量..2.在物理学中，把功与做功所用时间之比叫做功率，它在数值上等于单位时间内所做的功..3.功率的公式是P=，其中各字母表示的物理量分别是：W表示功，P表示功率，t表示时间.4.在国际单位制中，功的单位是焦耳，时间的单位是秒，功率的单位就是焦/秒，它有个特地的名称叫做瓦特，简称瓦，符号为W.在工程技术上，常用千瓦（kW）作为功率的单位.1kW=103W.5.汽车在前进时，牵引力做功在一段时间内的速度为v，则其牵引力的功率P=W/t=F·s/t=F·v，由此变形式可知，汽车发动机功率确定时，牵引力与速度成反比.巩固复习老师引导学生复习上一章内容，并讲解学生所做的习题（老师可针对性地选择部分难题讲解），加强学生对学问的巩固.新课导入师（以讲故事的形式导出）上个周末，我到小明家家访，小明家正在装修新居子，小明非常欢乐，帮忙爸爸搬砖.小明干得非常火热,于是提出要和他爸爸比赛看谁搬砖快.楼下地面放有两堆相同的砖块（40块，每块重约50N），小明一次最多搬起4块，爸爸一次可以搬起8块，结果爸爸用了20分钟，小明用了30分钟才搬完了.同学们想一想，小明和爸爸做功相同吗？谁赢了？为什么呢？备课笔记新课导入生：一样多，爸爸赢了.因为搬一样多的砖块到相同的高度，对砖块做功相同，小明用的时间多，爸爸耗费的时间少，所以，小明做功慢，爸爸做功快.师大家分析很好，由此可见，做功有快慢之分，这正是我们今日要探究的问题，如何描述做功的快慢.进行新课学问点1功率的定义式和功率大小的比较1.功率的定义式和功率大小的比较师刚才，我们分析了做相同多的功，比较所用的时间的长短，就可以推断做功的快慢，即用的时间越少，做功就越快；再看一种情况，假如20min内小明搬了30块砖到楼上，他爸爸搬了40块砖到楼上，那谁做功快呢？为什么？生：爸爸做功快.因为相同时间内爸爸做功多，小明做功少.可见，相同时间，比较做功的多少，可以看出做功的快慢，即相同时间内做功多的，表明做功就快，反之，做功少的做功慢.师那假如是这种情况，又如何比较呢？（多媒体展示问题）问题：10min小明搬完20块砖到楼上，6min爸爸搬完18块砖到楼上，谁做功快呢？学生乐观发言，有的说小明做功快，有的说爸爸做功快，各抒己见（讨论非常激烈）.（引导、启发学生）请大家回忆，前面我们学习哪些比较快慢的物理量，如何定义的，有何特点？生：描述运动的快慢用速度表示.用通过的路程与所用的时间的比值来定义速度，比值越大，运动越快，速度越大.师同学们说的正确，我们不妨也采用这种方法，用做的功与所用的时间的比值来定义.因此，描述做功的快慢用功率表示.留意：做功快慢与运动快慢的类比（用多媒体展示）板书：（1）功率是表示物体做功快慢的物理量.（2）功率的定义：功与做功所用时间之比叫做功率.（3）功率的定义式：P=W/t2.功率的单位师功率的单位由功的单位和时间的单位组合而成.在国际单位制中，功的单位是焦耳，时间的单位是秒，则功率的单位是焦耳每秒.功率的单位有个特地的名称叫做“瓦特”，简称瓦，用符号W表示，正体书写作为单位；要留意，功作为物理量也是用W表示，但必需是斜体.这一点，书写时要区别.另外，工程技术上，功率的单位还有：千瓦（kW）、兆瓦（MW）,它们之间的换算关系：1kW=103W，1MW=106W备课笔记规律总结：比较做功快慢的方法（1）在相同时间内，比较做功的多少，做功越多的物体，做功越快；（2）在做功相同的情况下，比较所用时间的长短，所用时间越短的物体，做功越快；（3）比较做功与做功所用时间的比值，比值越大，做功越快.特别     提示：功率不仅与做功多少有关，还跟做功的时间长短有关，只知道一个因素是不能确定功率大小的.进行新课师功率1瓦表示的物理意义是物体在1秒钟内完成的功是1焦.同学们，你想了解我们身边的一些运动物体的功率多大吗？请大家阅读教材P66第2自然段,并说说你的看法.生思考、讨论，并发表看法.老师也可以参与讨论，并举一些大家熟悉的例子，引导学生课后通过上网搜集一些相关资料.3.功率的计算：P=师下面，我们看看如何计算物体的功率.例题1用多媒体展示教材P66例题.师引导学生分析:要计算起重机的功率P，已经知道了所用的时间t，依据功率的定义式P=W/t，就必需计算出所做的功W，依据功W=Fs分析，匀速提起重物时，所用的拉力F等于重力G，移动的距离s即是物体上升的高度h(已经知道了)，因此，所做的功W即可求出.老师板书演算计算过程.请大家思考：起重机的电动机做功的功率也是4×103W吗？为什么？生：不是的，因为起重机的电动机除了提升物体做功外，还要克服起重机自身部分重力,如钢绳重力做功，还有机器部件间的摩擦力做功，这些功合起来确定要大于4×103W.分析正确.起重机提升物体做的功为有用功，而它的电动机所做功为总功，这些物理量我们将在下一章中学习.例题2(用多媒体展示)在抗旱工作中，某单位帮忙一个扶贫村打了一口地下水井，并在地面上修建了一个深2m，能储存30t水的水池.已知水井中的水面距离水池进水口的竖直距离是30m.（g取10N/kg）求：（1）将30t水从井里刚好抽到水池里，抽水机对水做的功.（2）水池装满水后，水对池底的压强.（3）将30t的水从井中抽到水池中需要1h，则这台抽水机的功率不得低于多少瓦？解析：本题是一道综合性较强的题目，不仅涉及了功和功率的计算，还涉及了液体压强的计算，在分析本题时，应从以下三点入手：（1）知道水的质量，利用重力公式求水受到的重力，又知道水提升的高度，再利用功的公式W=Gh求抽水机对水做的功；（2）水池装满水后，知道水深，利用液体压强公式求水对池底的压强；（3）知道抽水机抽水的时间，再利用功率公式求抽水机的功率.答案：（1）水的质量：m=30t=30×103kg=3×104kg，水受到的重力：G=mg=3×104kg×10N/kg=3×105N，抽水机对水做的功：W=Gh=3×105N×30m=9×106J.（2）水池中水深h=2m，则水对池底的压强：p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×2m=2×104Pa.（3）抽水机抽水的时间t=1h=3600s，则抽水机的功率至少是P===2500W.备课笔记特别     提示：使用P=Fv时应留意：1.拉力F必需是恒力，且物体的速度不变；2.计算时，v的单位必需用m/s，这样算出的功率才是W；3.速度v跟拉力F必需对应，即v必需是受到拉力的物体在拉力的方向上的运动速度.进行新课学问点2功率的计算老师给学生推导功率的计算公式P=Fv：当物体在力F的作用下，以速度v做匀速直线运动时，由W=Fs，v=可得公式P=Fv.老师在黑板上板书公式P=Fv表示的物理意义.板书：（1）当物体的功率确定时，它受到的牵引力越大，速度越小.（2）当物体的牵引力确定时，功率与速度成正比.（3）当物体速度确定时，牵引力越大，它的功率越大.提示:若F和v为定值，则P为定值；若F和v在变化，则P也在变化，所以公式P=Fv反映的是瞬时功率.下面我们通过例题来理解功、功率、速度的区别和联系.例题3（用多媒体展示）推断下面说法是否正确，正确的打√，错误的打×.（1）机器的功率越大，做功越多.（）（2）做功越多的机器，功率就越大.（）（3）做功的时间越少，功率就越大.（）（4）机器的功率越大，做功越快.（）（5）机器运行的速度越大，机械做功越多.（）（6）功率小的机械做功可以比功率大的机械做功多.（）（7）在动力F相同时，机械的速度越大，做功越快.（）老师点学生回答，请其他学生推断，然后点评.答案:(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×(6)√(7)√力学中功、功率和速度的综合计算历来是中考考查的重点，要求学生熟练解答，凸现学生综合运用学问\,分析问题、解决问题的能力.备课笔记特别     提示：使用P=Fv时应留意：1.拉力F必需是恒力，且物体的速度不变；2.计算时，v的单位必需用m/s，这样算出的功率才是W；3.速度v跟拉力F必需对应，即v必需是受到拉力的物体在拉力的方向上的运动速度.进行新课例题4(用多媒体展示)在平直公路上匀速行驶的汽车，发动机的实际输出功率为60kW，速度为30m/s，则下列说法中错误的是（）A.汽车受到的牵引力是2000NB.汽车受到的阻力是2000NC.牵引力做功是60000JD.行驶10s牵引力做功6×105J解析：由P=Fv，解得牵引力F=P/v=60000W/30m/s=2000N，因为匀速运动，故阻力与牵引力二力平衡，A、B正确；做功的多少与做功的快慢（功率）和做功的时间有关，故C错误；W=Pt=60000W×10s=6×105J，D正确.答案：C例题5(用多媒体展示)某汽车在平直公路上做匀速直线运动，已知其水平牵引力大小恒为F，运行速度为v，问：（1）此时汽车牵引力F的功率为多少？（2）假如汽车发动机的实际输出功率是90kW，匀速行驶速度是30m/s，汽车受到的阻力是多少？解：（1）在一段时间t内，汽车行驶的距离s=vt,水平牵引力做功W=Fs=Fvt，牵引力做功的功率P===Fv.（2）P=90kW=9×104W，v=30m/s，由P=Fv得，F=P/v==3×103N.因为汽车在水平路上匀速行驶，故牵引力与阻力二力平衡，所以阻力f=F=3×103N.例题6(用多媒体展示)如图所示是轻型水陆两栖飞机，可用于公务飞行、货物运输、海岸巡逻等.设飞机的总质量为4000kg，g取10N/kg.问：（1）飞机停在水面时，排开水的体积是多少？（2）若飞机在空中以360km/h的速度水平匀速飞行时，它在水平方向受到的阻力为飞机重力的0.1倍，飞机发动机的功率是多少？（3）若飞机飞行4h，则飞机发动机所做的功是多少？解：（1）飞机停在水面时，F浮=G，即ρ水gV排=mg，所以V排=mg/ρ水g=m/ρ所做的功为W=Fs=4000N×1.44×106m=5.76×109J.要点提示功率只反映做功的快慢，不能表示做功的多少，如功率大做功就多，这句话是错误的，因为还得比较时间;反之，做功多功率就大也不对，因为时间不确定，由此可以看出，功率是由做功时间和做功多少两个因素决定的，要会运用把握变量法去分析问题.进行新课ρ水==4m3.（2）飞机水平匀速飞行时，动力等于阻力，即F=0.1G=0.1mg=0.1×4000kg×10N/kg=4000N，飞机发动机的功率P=Fv=4000N×360km/h=4000N×100m/s=4×105W.（3）方法一：飞机飞行4h时，飞机发动机所做的功为W=Pt=4×105W×4h=4×105W×4×3600s=5.76×109J.方法二：飞机飞行4h时，所飞行的路程是s=vt=360km/h×4h=1440km=1.44×106m，飞机发动机所做的功为W=Fs【课堂交流、小结与延展】同学们，我们通过类比方法，由描述运动快慢的物理量——速度，知道了表示做功快慢的物理量——功率，理解功率的物理意义，你们有哪些收获呢？请相互交流、讨论.生1：通过学习，我明白了：功与功率是两个完全不同的概念，功是力与距离的乘积，功率是单位时间内完成的功.生2：描述做功的快慢用功率表示，功率的大小不仅取决于做功的多少，而且还与完成这些功所用时间的长短有关，也就是说，功率是由功和时间共同决定的.做功多的物体，功率不愿定就大，同样做功时用的时间少的物体，功率也不愿定就大.生3：描述一个物理量变化的快慢，必需是单位时间内完成该物理量的多少.生（讨论）：老师，机器铭牌上的功率是指什么意思？机器铭牌上标示的功率指的是机器的额定功率，如“125型号”摩托车车架铭牌上标定为7.8kW，指的就是摩托车输出的额定功率为7.8kW.（这些内容以后将学）生4：汽车的输出功率与牵引力、速度之间有什么关系？这个问题提得好，我们一起来探讨下：我们知道功率P=W/t，而W=Fs，v=st，则功率P=Fv，作为汽车来说，最大输出功率P是确定的，因此Fv=P（定值），可见，牵引力与速度成反比，所以，汽车上坡时因需要的牵引力越来越大，速度越来越小，司机要换挡减速；换句话说，假如需要同等大小的牵引力的条件下，功率大的汽车，上坡速度快些.由公式P=Wt计算出的功率是一段时间内的平均功率；由公式P=Fv计算功率时，假如v是某时刻的速度，则计算出的功率为某时刻的功率，假如v是一段时间内的平均速度，则计算出的功率为平均功率.当然，在匀速直线运动中，瞬时速度与平均速度相等.最终，请同学设计试验测量各自爬楼的最大功率.（同学们可以参照教材P65图11.2-1中的情景思考）规律总结：功率的测量原理是P=W/t，由于W无法直接测量，要利用试验器材测出F与相应的距离s，通过W=Fs计算得到功W的大小；t可以用手表（或秒表）来测量.易错提示：功率大小由功和时间共同决定，单独强调某一方面是错误的.教学板书课堂小结通过这节课的类比方法学习，我们理解了功率的概念，明白了物理学中描述快慢的物理量的定义方法，知道了功率的物理意义.同时还了解了一些常见运动物体的功率，使我们在估测物体功率的大小时有确定的理论依据想想议议（P65)不同的物体做相同的功，所用的时间可能不同，时间短的做功快.不同的物体做功的时间相同，它们做功的多少可能不同，在相同时间内，做功多的物体，做功比较快.如图11.2-1，一个老人和一个小孩一起爬相同的楼梯，做功相同吗？做功的快慢相同吗？解答：他们做的功不知道是否相等，因为他们都各自克服重力做功，一方面不知道他们各自的重力，另一方面不知道谁用的时间长，所以依据W=Gh,无法推断谁做的功多，由P=W/t=Gh/t，无法推断谁做功快.教材习题解答动手动脑学物理（P66）1.甲乙二人同时开始登山，甲先到达山顶.你能判定哪个人的功率大吗？为什么？2.某建筑工地上一台升降机的厢体连同货物的质量为1.2t，在10s内从楼的2层上升到5层.假如每层楼高3m，升降机电动机的功率至少是多大？3.功率是25kW的拖拉机，它4h做的功假如由功率是0.4kW的耕牛去完成，需要多长时间？4.一辆重型卡车匀速行驶时发动机的功率为202kW，速度为80km/h.汽车行驶2h，发动机做的功是多少？卡车的牵引力是多大？1.解答：由于不知道甲、乙二人的体重，因而也不知道二人登山所