《功率》教学设计

马永英

摘 要：功率是反应力做功快慢的物理量。功率的概念广泛应用于人们的日常生活和科技之中。学生在初中已经学过功率的概念，引入这一概念并不困难。通过两种方式的重力做功相同，用时不同，引出功率的概念，采用类比的方式得出功率的定义，并通过类比平均速度和瞬时速度提出平均功率和瞬时功率，接着根据对物体做功的公式和运动学公式导出功率与速度的关系，最后借助机车铭牌，从事实出发引导学生区分额定功率和实际功率。

关键词：《功率》;教学设计;思路

一、教材分析与设计思路

理解功率的概念及其比值定义的方法，理解公式P=和P=Fv的物理意义，并能用公式进行有关功率问题的分析计算是本节的重点。关于发动机的功率与汽车的运动速率之间的关系，采用课后专题讲座的形式进行，以便通过分析汽车由开动到匀速行驶的物理过程使学生养成分析物理过程的习惯。

二、教学目标

知识与技能

1.理解功率的概念，能应用功率的定义式P=进行有关的计算。

2.理解额定功率和实际功率的概念。

3.了解平均功率和瞬时功率的含义。

4.根据功率的定义推导P=Fv，并能用于分析、计算和解释现象。

過程与方法

1.通过实例体验功率概念的形成过程及功率的实际意义，理解功率概念。

2.从功率概念的定义体会用比值方法建立物理概念的方法。

3.理解功率与力和速度的关系，会利用功率的两个公式来解释现象并进行计算。

情感态度与价值观

1.通过功率概念的建立过程培养学生敢于发表观点，坚持原则，善于合作的良好习惯。

2.根据功率的定义式推导P=Fv，并用于计算，提高分析问题，解决问题的能力。

三、教学重点

理解功率的概念，能灵活应用功率计算公式计算平均功率和瞬时功率。

四、教学难点

1.区分平均功率和瞬时功率所表示的物理意义。

2.能够应用相关公式计算平均功率和瞬时功率。

五、课时安排

1课时

六、教学过程

【教师活动】多媒体展示习题，并引导学生解答问题。

如图所示，有两个质量均为m的物块A、B处于同一高度，此高度与水平面之间的距离为h，其中B置于倾角为θ的斜面上将A、B由静止释放。

求解：（1）A、B由静止落到地面的整个过程中重力所做功各为多少;（2）分析A、B所用时间的长短。

【学生活动】1.学生独立思考，对提出的问题进行求解;2.分享讨论，对解答过程中存在的各种问题进行交流，找到最佳的解决方案;3.学生展示结论。

（针对学生的各种结论，及时做出恰当的评价，激发学生的兴趣，调动学生的积极性，并及时纠正学生解答过程中存在的问题，解决学生存在的疑问。）

学生解答过程中可能存在的结论及解决的方案：

（1）A物体下落过程中重力做的功为W=mgh，由于下落过程中力的方向和位移方向一致，根据功的定义得出结论便可，没有大的问题只需要对学生给的结论做出肯定评价。

（2）B物体下落过程中重力做的功学生易得到三种结论：WB=mghcosθ;WB=mghsinθ;WB=mgh，针对每种结论，让学生给出自己得出结论的依据，从而暴露问题，引导学生得出正确的结论。

（3）分析A、B所用时间的长短时，学生存在的疑问较多，可引导学生从A、B的运动规律入手，分别计算出各自的加速度，进而由运动规律比较出两物体运动时间长短的关系。

【师生小结】通过上述问题的结论，可以发现虽然两物体的运动轨迹不同，但重力做的功是相同的，而做功所用的时间不同，说明做功的快慢不一样，那么如何来描述做功的快慢呢？

1.功率

【教师活动】提出问题：回想大家之前学习的描述快慢的物理量有哪些？这些量分别是如何定义的？

【学生活动】思考并作答：在运动的描述中学习了两个描述快慢的物理量，分别是速度与加速度。

在教师的引导下，让学生比较加速度与速度的物理意义、定义、表达式，可以发现一个规律：描述某一个量的变化快慢可以用这个量的变化量与发生这一变化所用时间的比值来表示，应用到做功快慢中，自然引出功的定义。

（1）物理意义：描述力对物体做功快慢的物理量。

（2）定义：力对物体做的功W与完成这些功所用时间的比值叫作功率。

（3）由定义，写出定义式，并进一步说明P是一个导出量，其单位是导出单位J/s，为纪念瓦特，功率的单位命名为瓦特，简称瓦，符号W。W是一个很小的单位，还常用kW。简要说明此式给出了功的一种求解方式W=Pt。

（4）由于功率表示的是单位时间内做的功，而功为标量，则功率为标量，有大小，功率的正负无意义。

现学现用：质量为1kg的物体由静止下落，求解在下落的0～1s内及1～2s内的过程中重力做功的功率（其中物体下落的重力加速度大小为10m/s2）。

对刚刚所学的知识及时地通过题目练习，加深学生的理解与记忆，分析清楚题意的前提下，给学生充分的时间，计算出正确的结论，并对个别学生的解答进行展示。其中在0～1s时间段内重力做功的功率为P1=50W，在1～2s的时间段内重力做功的功率为P2=150W。

解决完上述习题后，师生共同分析会发现，同样是重力做功，但在不同阶段重力做功的功率是不一样的，所以计算出的是一段时间内的功率即为平均功率，它只能粗略地反映出某段时间内的做功快慢程度，若需更精确地反映出某个时刻或某个位置的做功快慢，则需要瞬时功率。那么，如何求解瞬时功率？（由于极限思想在讲瞬时速度时已有所渗透，可启发学生回忆瞬时速度的定义方法，让学生自己将瞬时速度的定义方法迁移到瞬时功率中，增进对概念的理解）

2.平均功率、瞬时功率

当公式中的t表示一段时间时，计算出的功率表示平均功率;当时计算出的功率即表示瞬时功率。

应用求解瞬时速度时，由于不好把握，故没法准确的求解出瞬时功率，那么有没有其他的求解功率的方式呢？

3.功率和速度的关系：P=Fv（推导过程）

根据力、位移、时间与功率之间的联系，指导学生推导出功率与速度的关系式.

【学生活动】学生结合课本内容，推导功率与速度的关系式。

【教师活动】教师巡回指导，发现问题及时帮助学生解决;投影学生的推导过程，点评、总结;分析公式的意义并提出问题，如果力与速度方向不在同一直线上，需要怎么处理？

【学生活动】结合力和位移不在同一直线上的功的求解方式，类比处理，总结力与速度不在同一直线上的功率的求解。

小结：公式P=fv中，若速度为平均速度，则求得的功率为平均功率;若速度为瞬时速度，则求得的功率为瞬时功率。

【思考与讨论】汽车等交通工具在启动和行驶过程中，其牵引力和行驶速度是怎样变化的？请同学们阅读教材相关内容，用自己的话加以解释。

学生阅读教材，讨论、推理、作答。

结论：①当功率P一定时，F与v成反比，即做功的力越大，其速度就越小。当交通工具的功率一定时，要增大牵引力，就要减小速度。所以汽车上坡时，司机用换挡的办法减小速度来得到较大的牵引力。

②当速度v一定时，P与F成正比，即做功的力越大，它的功率就越大。汽车从平路到上坡时，若要保持速率不变，必须加大油门，增大发动机功率来得到较大的牵引力。

③当力F一定时，功率P与速度v成正比，即速度越大，功率越大。

（通过例题，学习应用公式计算平均功率和瞬时功率，提高分析问题，解决问题的能力。）

例：如图所示，倾角为30°、长度为10m的光滑斜面固定在水平面上。一个质量为1.2kg的物体从斜面顶端由静止开始下滑，求：

（1）物体滑到斜面底端时重力做功的功率是多少？

（2）整个过程中重力做功的功率是多少？（取g=10m/s2）

分析：第一步，审题。确定的物块的运动规律，已知哪些量;第二步，确定待求解的功率为瞬时功率还是平均功率;第三步，学生活动求解出具体的功率。

小结：若待求解的是某段时间或某个过程中的功率，则需要求解的为平均功率，题目的特点选择公式P=Fv或进行求解，但需要注意的是求解平均功率时P=Fv中的力f必须是恒力;若待求解的是某个时刻或某个位置的功率，则为瞬时功率，由公式P=Fv進行求解。

4.额定功率和实际功率

借助机车上面的铭牌，区别额定功率和实际功率。

（1）额定功率：教师引导学生解决下列问题。在图片中找出与这节课相关的参量——发动机功率，并思考此功率的特点。这是发动机在额定转速下可以较长时间工作时输出的功率，这个功率为额定功率。

（2）实际功率：机车在实际工作的过程中的输出功率称为实际功率，实际功率往往小于额定功率。（结合生活实际，由学生自己举例，加深对实际功率和额定功率的理解）

七、随堂练习

（1）关于功率，下列说法中正确的是（B）

A.功率是说明做功多少的物理量;

B.功率是说明力做功快慢的物理量

C.做功时间越长，功率一定小;

D.力做功越多，功率一定大

（2）关于功率公式P=Fv和的说法正确的是（D）

A.由知，只要知道W和t就可求出任意时刻的功率

B.由P=fv只能求某一时刻的瞬时功率

C.由P=fv知，汽车的功率与它的速度成正比

D.由P=fv知，当汽车发动机功率一定时，牵引力与速度成正比

八、小结

理解功率的定义能区别额定功率和实际功率，在不同的情境下选择合适的公式求解瞬时功率和平均功率。

九、反思

这节课的教学目标是理解功率，能区别额定功率和实际功率，并能用正确的公式对功率进行计算，重点在于理解功率的概念及其比值定义的方法，理解公式P=Fv和P=的物理意义，并能用公式进行有关功率问题的分析计算，在课堂教学中很好地把握了重难点，有效地调动了学生的学习积极性，取得了好的效果。但美中不足的是课堂教学过程中语言组织不是特别的流畅，以后在备课过程中不仅要备内容还要充分考虑讲课过程中可能会遇到什么问题，遇到了又如何完美解决这一问题。