功和功率的教学设计

功和功率的教学设计一、教学目标1.知识与技能目标理解功的概念，知道做功的两个必要因素，能判断力是否对物体做功。掌握功的计算公式\(W=Fs\cos\alpha\)，并能运用公式进行简单的计算。理解功率的概念，知道功率是表示做功快慢的物理量。掌握功率的计算公式\(P=\frac{W}{t}\)，能运用公式进行功率的计算，理解其单位的含义。2.过程与方法目标通过观察和分析生活中常见的做功实例，培养学生的观察能力和分析归纳能力。通过探究功与功率的计算，让学生体会科学探究的过程和方法，培养学生运用数学工具解决物理问题的能力。3.情感态度与价值观目标通过对生活中各种做功现象的分析，激发学生学习物理的兴趣，培养学生关注生活、热爱科学的情感。在小组合作探究过程中，培养学生的团队合作精神和交流能力。

二、教学重难点1.教学重点功的概念和做功的两个必要因素。功和功率的计算公式及应用。2.教学难点对功的概念中"力和物体在力的方向上移动的距离"的准确理解。功率概念的建立及如何用功率来比较做功的快慢。

三、教学方法讲授法、演示法、讨论法、探究法相结合

四、教学过程

（一）新课导入（5分钟）1.播放视频播放一段建筑工人用起重机吊起建筑材料的视频，以及一个人用力推箱子但箱子没动的视频。2.引导思考提问学生：在这两个场景中，工人和人都对物体施加了力，那么他们是否都对物体做了功呢？什么情况下力才对物体做功呢？从而引出本节课的主题功和功率。

（二）功的概念（15分钟）1.举例分析展示人推车前进、叉车举高货物、马拉车前进等实例，引导学生分析这些例子中力的作用效果以及物体在力的方向上是否有移动。以人推车为例，人对车施加了力，车在力的方向上移动了一段距离，说明力对车做了功。2.归纳总结引导学生总结出做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上移动的距离。强调只有当这两个因素同时满足时，力才对物体做功。3.概念辨析给出一些例子，如人提着水桶水平前进、足球在水平地面上滚动等，让学生判断力是否对物体做功，并说明理由。通过这些例子，加深学生对做功两个必要因素的理解，明确不做功的三种情况：有力无距离（如人推石头未推动）、有距离无力（如足球靠惯性滚动）、力和距离垂直（如人提水桶水平移动）。

（三）功的计算（20分钟）1.公式推导以水平方向上用力推物体为例，设力的大小为\(F\)，物体在力的方向上移动的距离为\(s\)。根据功的定义，力对物体做的功等于力与物体在力的方向上移动距离的乘积，即\(W=Fs\)。进一步说明，如果力的方向与物体运动方向成某一角度\(\alpha\)，则功的计算公式为\(W=Fs\cos\alpha\)。当\(\alpha=0^{\circ}\)时，\(\cos\alpha=1\)，公式就变为\(W=Fs\)。2.单位讲解介绍功的单位是焦耳（J），\(1J=1N\cdotm\)，即1牛的力使物体在力的方向上移动1米距离所做的功为1焦耳。3.例题讲解例1：一个人用50N的力沿水平方向推一辆重200N的小车匀速前进了5m，求这个人对小车做的功。分析：已知力\(F=50N\)，距离\(s=5m\)，力的方向与运动方向相同，\(\alpha=0^{\circ}\)，\(\cos\alpha=1\)，根据\(W=Fs\)可计算功。解：\(W=Fs=50N×5m=250J\)。例2：起重机将重为\(1.2×10^{4}N\)的货物匀速吊起\(2m\)，然后又沿水平方向将货物匀速移动\(4m\)，求起重机对货物总共做的功。分析：吊起货物时，力\(F=G=1.2×10^{4}N\)，距离\(s_1=2m\)，力与运动方向相同，\(\alpha=0^{\circ}\)，\(\cos\alpha=1\)，可计算吊起货物做的功\(W_1=Fs_1\)；水平移动货物时，力的方向与运动方向垂直，\(\alpha=90^{\circ}\)，\(\cos\alpha=0\)，此过程力不做功\(W_2=0\)。起重机对货物总共做的功\(W=W_1+W_2\)。解：吊起货物做的功\(W_1=Fs_1=1.2×10^{4}N×2m=2.4×10^{4}J\)，水平移动货物做功\(W_2=0\)，所以起重机对货物总共做的功\(W=W_1+W_2=2.4×10^{4}J\)。

（四）功率的概念（15分钟）1.创设情境展示两台起重机，一台在较短时间内吊起了较重的货物，另一台在较长时间内吊起了较轻的货物。提问学生：哪台起重机做功快？如何比较做功的快慢？2.引导思考引导学生回顾比较物体运动快慢的方法，如相同时间比路程、相同路程比时间。类比得出比较做功快慢也可以用类似的方法：相同时间比较做功多少，做功多的做功快；做相同的功比较所用时间，时间短的做功快。3.功率定义给出功率的定义：功与做功所用时间之比叫做功率，它表示做功的快慢。公式：\(P=\frac{W}{t}\)，其中\(P\)表示功率，\(W\)表示功，\(t\)表示时间。4.单位讲解介绍功率的单位是瓦特（W），\(1W=1J/s\)，表示1秒内做1焦耳的功。常用单位还有千瓦（kW），\(1kW=1000W\)。5.概念辨析给出一些关于功率的说法，如功率大的机械做功一定多、做功时间短的机械功率一定大等，让学生判断对错，并说明理由。通过辨析加深学生对功率概念的理解。

（五）功率的计算（20分钟）1.公式变形由\(P=\frac{W}{t}\)可得\(W=Pt\)，\(t=\frac{W}{P}\)，引导学生理解这两个变形公式的意义。2.例题讲解例1：一台机器在\(5s\)内做功\(2×10^{4}J\)，求这台机器的功率。分析：已知\(W=2×10^{4}J\)，\(t=5s\)，根据\(P=\frac{W}{t}\)可计算功率。解：\(P=\frac{W}{t}=\frac{2×10^{4}J}{5s}=4000W=4kW\)。例2：一辆汽车发动机的功率为\(6×10^{4}W\)，它以该功率在水平路面上匀速行驶了\(10min\)，求汽车发动机做的功。分析：已知\(P=6×10^{4}W\)，\(t=10min=10×60s=600s\)，根据\(W=Pt\)可计算功。解：\(W=Pt=6×10^{4}W×600s=3.6×10^{7}J\)。例3：一台起重机将重\(3×10^{3}N\)的货物在\(1min\)内匀速吊起\(12m\)，求起重机的功率。分析：先根据\(W=Fs\)计算起重机做的功，再根据\(P=\frac{W}{t}\)计算功率。已知\(F=G=3×10^{3}N\)，\(s=12m\)，\(t=1min=60s\)。解：\(W=Fs=3×10^{3}N×12m=3.6×10^{4}J\)，\(P=\frac{W}{t}=\frac{3.6×10^{4}J}{60s}=600W\)。

（六）课堂小结（5分钟）1.学生回顾引导学生回顾本节课所学内容，包括功的概念、做功的两个必要因素、功的计算公式\(W=Fs\cos\alpha\)及单位，功率的概念、功率的计算公式\(P=\frac{W}{t}\)及单位，以及如何运用这些公式进行计算。2.教师总结对学生的回顾进行补充和完善，强调重点和难点内容，如功的概念中对"力和物体在力的方向上移动的距离"的理解，功率概念的建立以及如何用功率比较做功快慢等。

（七）课堂练习（10分钟）1.基础练习一个人用\(20N\)的力将重为\(50N\)的铅球沿水平方向推出，铅球在水平地面上滚动了\(10m\)，这个人对铅球做的功是（）A.\(0J\)B.\(200J\)C.\(500J\)D.\(700J\)一台机器的功率是\(150W\)，它表示的含义是（）A.这台机器\(1min\)做功\(150J\)B.这台机器\(1s\)做功\(150J\)C.这台机器\(1s\)的功率是\(150W\)D.这台机器\(1s\)做功是\(150W/s\)2.提高练习一辆汽车在水平公路上匀速行驶，发动机的牵引力是\(2×10^{3}N\)，速度是\(20m/s\)。求：（1）汽车发动机的功率；（2）汽车匀速行驶\(10min\)，发动机做的功。3.拓展练习甲、乙两台机器，甲的功率比乙的功率大，这说明（）A.甲做的功比乙做的功多B.甲做功的时间比乙做功的时间短C.做相同的功甲所用的时间比乙所用的时间长D.相同的时间内甲做的功比乙做的功多

（八）布置作业（5分钟）1.书面作业教材课后练习题。一个重\(500N\)的物体，在\(100N\)的水平拉力作用下，沿水平地面前进了\(5m\)，拉力和重力分别对物体做了多少功？一台拖拉机耕地时的功率是\(2.85×10^{4}W\)，它在\(1h\)内可以做多少功？如果这些功由一头平均功率为\(0.45kW\)的牛去完成，需要多长时间？2.实践作业观察生活中常见的做功现象，如人骑自行车、电梯运行等，分析哪些力做了功，并估算做功的大小和功率，下节课进行交流分享。

五、教学反思通过本节课的教学，学生对功和功率的概念有了较为清晰的理解，掌握了功和功率的计算公式及应用。在教学过程中，通过视频导入、实例分析等方式激发了学生的学习兴趣，引导学生积极思考和参与讨论。但在教学中也发现了一些问题，例如部分学生对功的