《功率》教學設計

馬永英

摘 要：功率是反應力做功快慢的物理量。功率的概念廣泛應用于人們的日常生活和科技之中。學生在初中已經學過功率的概念，引入這一概念并不困難。通過兩種方式的重力做功相同，用時不同，引出功率的概念，采用類比的方式得出功率的定義，并通過類比平均速度和瞬時速度提出平均功率和瞬時功率，接著根據對物體做功的公式和運動學公式導出功率與速度的關系，最后借助機車銘牌，從事實出發引導學生區分額定功率和實際功率。

關鍵詞：《功率》;教學設計;思路

一、教材分析與設計思路

理解功率的概念及其比值定義的方法，理解公式P=和P=Fv的物理意義，并能用公式進行有關功率問題的分析計算是本節的重點。關于發動機的功率與汽車的運動速率之間的關系，采用課后專題講座的形式進行，以便通過分析汽車由開動到勻速行駛的物理過程使學生養成分析物理過程的習慣。

二、教學目標

知識與技能

1.理解功率的概念，能應用功率的定義式P=進行有關的計算。

2.理解額定功率和實際功率的概念。

3.了解平均功率和瞬時功率的含義。

4.根據功率的定義推導P=Fv，并能用于分析、計算和解釋現象。

過程與方法

1.通過實例體驗功率概念的形成過程及功率的實際意義，理解功率概念。

2.從功率概念的定義體會用比值方法建立物理概念的方法。

3.理解功率與力和速度的關系，會利用功率的兩個公式來解釋現象并進行計算。

情感態度與價值觀

1.通過功率概念的建立過程培養學生敢于發表觀點，堅持原則，善于合作的良好習慣。

2.根據功率的定義式推導P=Fv，并用于計算，提高分析問題，解決問題的能力。

三、教學重點

理解功率的概念，能靈活應用功率計算公式計算平均功率和瞬時功率。

四、教學難點

1.區分平均功率和瞬時功率所表示的物理意義。

2.能夠應用相關公式計算平均功率和瞬時功率。

五、課時安排

1課時

六、教學過程

【教師活動】多媒體展示習題，并引導學生解答問題。

如圖所示，有兩個質量均為m的物塊A、B處于同一高度，此高度與水平面之間的距離為h，其中B置于傾角為θ的斜面上將A、B由靜止釋放。

求解：（1）A、B由靜止落到地面的整個過程中重力所做功各為多少;（2）分析A、B所用時間的長短。

【學生活動】1.學生獨立思考，對提出的問題進行求解;2.分享討論，對解答過程中存在的各種問題進行交流，找到最佳的解決方案;3.學生展示結論。

（針對學生的各種結論，及時做出恰當的評價，激發學生的興趣，調動學生的積極性，并及時糾正學生解答過程中存在的問題，解決學生存在的疑問。）

學生解答過程中可能存在的結論及解決的方案：

（1）A物體下落過程中重力做的功為W=mgh，由于下落過程中力的方向和位移方向一致，根據功的定義得出結論便可，沒有大的問題只需要對學生給的結論做出肯定評價。

（2）B物體下落過程中重力做的功學生易得到三種結論：WB=mghcosθ;WB=mghsinθ;WB=mgh，針對每種結論，讓學生給出自己得出結論的依據，從而暴露問題，引導學生得出正確的結論。

（3）分析A、B所用時間的長短時，學生存在的疑問較多，可引導學生從A、B的運動規律入手，分別計算出各自的加速度，進而由運動規律比較出兩物體運動時間長短的關系。

【師生小結】通過上述問題的結論，可以發現雖然兩物體的運動軌跡不同，但重力做的功是相同的，而做功所用的時間不同，說明做功的快慢不一樣，那么如何來描述做功的快慢呢？

1.功率

【教師活動】提出問題：回想大家之前學習的描述快慢的物理量有哪些？這些量分別是如何定義的？

【學生活動】思考并作答：在運動的描述中學習了兩個描述快慢的物理量，分別是速度與加速度。

在教師的引導下，讓學生比較加速度與速度的物理意義、定義、表達式，可以發現一個規律：描述某一個量的變化快慢可以用這個量的變化量與發生這一變化所用時間的比值來表示，應用到做功快慢中，自然引出功的定義。

（1）物理意義：描述力對物體做功快慢的物理量。

（2）定義：力對物體做的功W與完成這些功所用時間的比值叫作功率。

（3）由定義，寫出定義式，并進一步說明P是一個導出量，其單位是導出單位J/s，為紀念瓦特，功率的單位命名為瓦特，簡稱瓦，符號W。W是一個很小的單位，還常用kW。簡要說明此式給出了功的一種求解方式W=Pt。

（4）由于功率表示的是單位時間內做的功，而功為標量，則功率為標量，有大小，功率的正負無意義。

現學現用：質量為1kg的物體由靜止下落，求解在下落的0～1s內及1～2s內的過程中重力做功的功率（其中物體下落的重力加速度大小為10m/s2）。

對剛剛所學的知識及時地通過題目練習，加深學生的理解與記憶，分析清楚題意的前提下，給學生充分的時間，計算出正確的結論，并對個別學生的解答進行展示。其中在0～1s時間段內重力做功的功率為P1=50W，在1～2s的時間段內重力做功的功率為P2=150W。

解決完上述習題后，師生共同分析會發現，同樣是重力做功，但在不同階段重力做功的功率是不一樣的，所以計算出的是一段時間內的功率即為平均功率，它只能粗略地反映出某段時間內的做功快慢程度，若需更精確地反映出某個時刻或某個位置的做功快慢，則需要瞬時功率。那么，如何求解瞬時功率？（由于極限思想在講瞬時速度時已有所滲透，可啟發學生回憶瞬時速度的定義方法，讓學生自己將瞬時速度的定義方法遷移到瞬時功率中，增進對概念的理解）

2.平均功率、瞬時功率

當公式中的t表示一段時間時，計算出的功率表示平均功率;當時計算出的功率即表示瞬時功率。

應用求解瞬時速度時，由于不好把握，故沒法準確的求解出瞬時功率，那么有沒有其他的求解功率的方式呢？

3.功率和速度的關系：P=Fv（推導過程）

根據力、位移、時間與功率之間的聯系，指導學生推導出功率與速度的關系式.

【學生活動】學生結合課本內容，推導功率與速度的關系式。

【教師活動】教師巡回指導，發現問題及時幫助學生解決;投影學生的推導過程，點評、總結;分析公式的意義并提出問題，如果力與速度方向不在同一直線上，需要怎么處理？

【學生活動】結合力和位移不在同一直線上的功的求解方式，類比處理，總結力與速度不在同一直線上的功率的求解。

小結：公式P=fv中，若速度為平均速度，則求得的功率為平均功率;若速度為瞬時速度，則求得的功率為瞬時功率。

【思考與討論】汽車等交通工具在啟動和行駛過程中，其牽引力和行駛速度是怎樣變化的？請同學們閱讀教材相關內容，用自己的話加以解釋。

學生閱讀教材，討論、推理、作答。

結論：①當功率P一定時，F與v成反比，即做功的力越大，其速度就越小。當交通工具的功率一定時，要增大牽引力，就要減小速度。所以汽車上坡時，司機用換擋的辦法減小速度來得到較大的牽引力。

②當速度v一定時，P與F成正比，即做功的力越大，它的功率就越大。汽車從平路到上坡時，若要保持速率不變，必須加大油門，增大發動機功率來得到較大的牽引力。

③當力F一定時，功率P與速度v成正比，即速度越大，功率越大。

（通過例題，學習應用公式計算平均功率和瞬時功率，提高分析問題，解決問題的能力。）

例：如圖所示，傾角為30°、長度為10m的光滑斜面固定在水平面上。一個質量為1.2kg的物體從斜面頂端由靜止開始下滑，求：

（1）物體滑到斜面底端時重力做功的功率是多少？

（2）整個過程中重力做功的功率是多少？（取g=10m/s2）

分析：第一步，審題。確定的物塊的運動規律，已知哪些量;第二步，確定待求解的功率為瞬時功率還是平均功率;第三步，學生活動求解出具體的功率。

小結：若待求解的是某段時間或某個過程中的功率，則需要求解的為平均功率，題目的特點選擇公式P=Fv或進行求解，但需要注意的是求解平均功率時P=Fv中的力f必須是恒力;若待求解的是某個時刻或某個位置的功率，則為瞬時功率，由公式P=Fv進行求解。

4.額定功率和實際功率

借助機車上面的銘牌，區別額定功率和實際功率。

（1）額定功率：教師引導學生解決下列問題。在圖片中找出與這節課相關的參量——發動機功率，并思考此功率的特點。這是發動機在額定轉速下可以較長時間工作時輸出的功率，這個功率為額定功率。

（2）實際功率：機車在實際工作的過程中的輸出功率稱為實際功率，實際功率往往小于額定功率。（結合生活實際，由學生自己舉例，加深對實際功率和額定功率的理解）

七、隨堂練習

（1）關于功率，下列說法中正確的是（B）

A.功率是說明做功多少的物理量;

B.功率是說明力做功快慢的物理量

C.做功時間越長，功率一定小;

D.力做功越多，功率一定大

（2）關于功率公式P=Fv和的說法正確的是（D）

A.由知，只要知道W和t就可求出任意時刻的功率

B.由P=fv只能求某一時刻的瞬時功率

C.由P=fv知，汽車的功率與它的速度成正比

D.由P=fv知，當汽車發動機功率一定時，牽引力與速度成正比

八、小結

理解功率的定義能區別額定功率和實際功率，在不同的情境下選擇合適的公式求解瞬時功率和平均功率。

九、反思

這節課的教學目標是理解功率，能區別額定功率和實際功率，并能用正確的公式對功率進行計算，重點在于理解功率的概念及其比值定義的方法，理解公式P=Fv和P=的物理意義，并能用公式進行有關功率問題的分析計算，在課堂教學中很好地把握了重難點，有效地調動了學生的學習積極性，取得了好的效果。但美中不足的是課堂教學過程中語言組織不是特別的流暢，以后在備課過程中不僅要備內容還要充分考慮講課過程中可能會遇到什么問題，遇到了又如何完美解決這一問題。