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2019-2020年高一物理 第五章 B 功率教案 滬科版 一、 教學任務分析： 功率這節(jié)課是高中階段關于功的內(nèi)容的延伸，功率基本內(nèi)容初中已學過，在高中重點對于功率的物理意義進一步深化。學習中可根據(jù)學生實際情況適當作些擴充加深．教材要求區(qū)分平均功率和瞬時功率，機械的額定功率和實際功率。學好本節(jié)課為今后學習用電器功率、電源的功率等內(nèi)容打下基礎。并且有較為深遠的社會意義。 學習功率的內(nèi)容需要以功知識為基礎，明確計算功的大小的公式。 通過建筑工地上運送磚的兩種不同的方法短片的播放，同樣作功的情況下兩個工人區(qū)別是因為作功快慢不同。引出功率的概念。讓學生計算一下兩個工人作功快慢的具體差異。從觀察生活與實驗中現(xiàn)象入手，使學生可以歸納功率的基本概念理解功率的物理意義。 通過引導學生分析功率的計算中的，使學生知道如何計算功率，認識平均功率和瞬時功率等物理量的區(qū)別和聯(lián)系，在引入機械的功率的過程中，使學生體驗學以至用，在分析各種機器的功率在運動情況的過程中感受“歸納推理”，在研究汽車在啟動后的速度變化過程中感受機械功率是如何變化？“實驗探究”的方法，培養(yǎng)學生的觀察分析、比較判斷、推理歸納等能力。 二、教學目標 1．知識與技能 （1） 知道功率是描述做功快慢的物理量。 （2） 理解功率的公式P = 、P = F 和P = F v的物理意義和相互間的關系。 (3 ) 理解額定功率和實際功率。 2．過程與方法 （1）通過研究作功的快慢、引出功率的過程，感受“從簡單入手、逐步深入”的科學研究方法。 （2）通過對功率計算公式在實際事例中應用的討論，感受“觀察分析、比較判斷、推理歸納”的科學探究方法。 3．情感、態(tài)度價值觀 （1）通過觀察生活事例，了解實際應用，歸納物理概念，激發(fā)樂于科學探究的情感。 （2）通過探究功率的物理意義和計算規(guī)律，體驗實事求是的科學態(tài)度和嚴謹認真的科學作風。 三、教學重點與難點 重點：功率的概念和功率的物理意義。如果學生能懂得做功快慢表示的是能量轉(zhuǎn)化的快慢，自然能感悟出功率實際上是描述能量轉(zhuǎn)化快慢的物理量并且能夠計算。 難點：瞬時功率的概念。學生往往認為，在某瞬時物體沒有位移就沒有做功問題，更談不上功率了。如果學生沒有認識到功率是描述能量轉(zhuǎn)化快慢的物理量，這個難點就不易突破，因此，在前面講清楚功率的物理意義很有必要，它是理解瞬時功率概念和物理意義的基礎 四、教學資源 1．物理實驗 （1）演示： ① 研究功率的定義短片， ② 機械銘牌展示，探究機械的功率。 （2）學生小實驗：把木塊快速舉高和慢慢舉起。感受作功快慢。 2.信息交流： 交互課件：功率大小不同的flash課件，電影短片。 五、教學設計思路 本設計包括功率的概念及物理意義、功率的計算、平均功率和瞬時功率、額定功率和實際功率以及關于機器功率在實際生活中的應用等內(nèi)容。 本設計的基本思路是：從生活現(xiàn)象觀察和學生實驗入手，在引導學生歸納概括功率的概念和物理意義，由功的計算得出如何求解功率的一般公式，以課本中的實例為研究對象，通過分析討論，得出平均功率、瞬時功率特點和物理意義，再應用簡單學生實驗得出機械功率的額定功率實際功率。 本設計要突出的重點是：功率的概念、功率的物理意義是本節(jié)的重點內(nèi)容之一。解決方法是：通過引導學生觀察作功的快慢來得出功率的概念，理解功率的物理意義，應用計算功的知識進行分析討論。推得功率的計算公式。 本設計要突破的難點是：（1）瞬時功率的概念學生較難理解。（2）關于額定功率和實際功率的認識也比較困難。方法是：（1）以實際的實例來定量化，通過學生自行對實例的解決判斷，就可明確功率是描述能量轉(zhuǎn)化快慢的物理量，運用速度的概念來類比功率，把平均速度與瞬時速度來類比出平均功率、瞬時功率。（2）以人身體本身作為一精密機械來討論機械的額定功率和實際功率的區(qū)別和聯(lián)系。比較分析機械的功率。本設計強調(diào)問題討論、推理判斷、教師指導等多種教學策略的應用，強調(diào)通過學生主動參與，培養(yǎng)其分析推理、比較判斷、類比歸納的能力，使之感受“實驗探究”“類比”、“歸納推理”等科學方法；感悟功率的學習價值和意義的，提高探究學習的興趣。本節(jié)課的教學要鼓勵學生主動參與、相互合作，在概念形成過程中，讓學生感受到分析、比較、歸納、類比、推廣實踐等科學方法的應用。 完成本設計的內(nèi)容約需1課時。 六、教學流程 1．教學流程圖 機械功率 活動IV 開車學問 應用功率 實際問題 活動V 總結(jié) 活動I 定性判斷功率 功率定義物理意義 活動II 定量判斷功率大小 功率計算 情景 觀察 活動III 功率求解 平均 功率 瞬時 功率 問題 機械功率 2．流程圖說明 情景 影片播放觀察實踐 播放建筑工地運送磚塊的作功快慢，啟發(fā)學生理解功率概念。 學生活動I 交流討論 請學生通過交流、討論，用物理語言來描述影片中作功快慢，得出功率的概念。 學生活動II 定量分析討論課本中關于人和起重機作功快慢。 在此基礎上進而要求讓學生嘗試定量計算功率的數(shù)值。得出功率的計算公式。 學生活動III 計算平均功率和瞬時功率，計算功率的兩個公式的比較。 分組交互任務完成后，利用黑板將計算結(jié)果進行提交，以便進行全班交流。 學生活動IV 類比分清額定功率與實際功率 結(jié)合開汽車的有關知識，了解發(fā)動機的功率類比引入機械功率的應用。 學生活動V 總結(jié) 通過學生對本節(jié)課的梳理搭建出該課的知識脈絡，自主形成關于本節(jié)課的知識結(jié)構(gòu)，激發(fā)學生的學習興趣，鞏固本節(jié)課學習的內(nèi)容。 3．教學的主要環(huán)節(jié) 本設計可分為四個主要的教學環(huán)節(jié)。 第一環(huán)節(jié)，通過現(xiàn)象觀察與實踐體驗，歸納得出功率的概念。 第二環(huán)節(jié)，通過利用功的計算推論得出功率的計算公式，并且運用公式計算功率。 第三環(huán)節(jié)，通過對于功率物理意義的深入掌握，深化對平均功率瞬時功率的理解。 第四環(huán)節(jié)，對于機械功率的運用明確額定功率和實際功率。 七、教案示例 （一）引入 1、學生活動 播放工地上工人搬運磚的影片，請學生通過交流、討論，用物理語言來描述動影片中工人作功的異同點。 2、導入新課 在學生講解辨析的基礎上，啟發(fā)學生能否用物理語言（物理量）來表述作功快慢。引出功率的定義。 通過設問：怎么樣來求解功率的大小呢？ 比較以下情況中人和起重機做的功的快慢。 一個人在1分鐘之內(nèi)將質(zhì)量為20kg的箱子提升到5m處。起重機在20s內(nèi)將質(zhì)量為1t 的貨物提高10m, 誰做功快 ? 快多少倍 ? 請學生自己定量計算課本中的比較人和起重機的功率例題，再作進一步思考。得出功率的公式。 功率 (power)的定義：功 W 跟完成這些功所用時間 t 的比值，叫做功率。 功率用 P = 在 SI 制中功率的 單位是 w （瓦特）。功率的國際單位是瓦特，簡稱瓦(w)，由功率的定義易知： 1w =1J/s其它功率單位有千瓦(KW)，馬力(hp)等， 其換算關系為：1kw＝1000w， 1hp＝735w （二）學生練習：功率的計算 1、直接用功率的定義計算： 例1：蘋果的質(zhì)量為100g在空中下落，過了1s時間，則蘋果重力的功率是多少？過了2s的時間，重力的功率又將是多少？ 設問：在1s時間內(nèi)的功率與2s時間里的重力功率是否相同？ 2、學生討論： 通過對蘋果落地的重力功率的定量分析，得出重力作功的快慢會發(fā)生變化。 （三）類比：引入平均功率和瞬時功率 對于速度的分析過程中為了描述物體運動的快慢，引入了平均速度和瞬時速度分別表示一段時間的快慢和一個時刻的快慢，啟發(fā)學生應用類比的方法，根據(jù)功率的物理意義，聯(lián)系速度中有關知識，通過交流、討論、教師講解，得出即使是同一個力對物體做功，在不同時間內(nèi)做功的功率也可能是有變化的。要描述一段時間功率是該段時間內(nèi)的平均功率。若為一個時刻的功率則為瞬時功率。 設問：平均功率與瞬時功率如何去求解？ (1) 平均功率：有兩種方式求解。 計算：用P＝ 求得的功率只能反映t時間內(nèi)做功的快慢，只具有平均的意義。 用P＝ 與 W=Fs, 可得P=Fv（注意：這里的 F 應是沿速度v方向上的作用力）當為平均速度時 求出P 為平均功率。 (2)瞬時功率：為了比較細致地表示出每時每刻的做功快慢，引入了瞬時功率的概念，即瞬時功率是表示某個瞬時做功快慢的物理量。 計算：P=Fv中 是某時刻或者某位置的瞬時速度 則P求得該時刻該位置的瞬時速度。 練習： 一舉重運動員在抓舉過程中將m的杠鈴提起高度為 h, 所用的時間是 t 。這一過程中舉杠鈴的平均功率如何求? 根據(jù)你的觀察，運動員在什么時刻對杠鈴做功的瞬時功率最大 ? （四）探究機械功率 ： 1、自主探究機械的銘牌功率 觀察機械的銘牌并且辨認功率。說明是什么功率。 歸納得出：額定功率與實際功率 （1）額定功率是發(fā)動機正常工作時的最大功率，通常都在銘牌上標明．機器工作時，必須受額定功率的限制，這是基本的原則． （2）發(fā)動機實際的輸出功率（即實際功率）可以小于額定功率，但不允許長時間超過額定功率． 由學生總結(jié)：當機械功率不變時機械的牽引力與位移有怎么樣的關系？ 在實際中，發(fā)動機在額定功率下運行，運用P=Fv ，當 P不變—→v↑F↓—→v↓F↑的道理， F與 v 成反比關系。例如汽車在平路上開行時 , 可以有較大的速度； 在上坡時，因為需要較大的力，就要減小速度。 2、用實際經(jīng)驗來論證汽車行時中的功率問題 討論：汽車的行駛中，如圖 是轎車中用于改變車速的排擋。手推桿到不同位置 , 可獲得不同的運行速度，從 "1~5" 逐擋速度增大R是倒車擋。試問起步或上橋時變速桿應分別推至哪一擋 ? 擴展與應用：一臺起重機以 Fl = 2.1 103N 的牽引力 , 將質(zhì)量 m = 200kg 的貨物從靜止起勻加速豎直向上提升 , 經(jīng)過一段時間, 速度達到2m/s。如果該起重機的額定輸出功率是 5103 W (g 取 10 m/s2) , 求： (1) 在此過程中起重機的平均功率。 (2) 在此過程中起重機的最大瞬時功率。 (3) 貨物勻速上升的速度是多大 ? 分析：要求平均功率和瞬時功率 ，必須明確所指的是哪一段時間內(nèi) ( 或位移內(nèi) ) 的平均功率和哪一時刻( 或位置)的瞬時功率。 本題第 (1) 問求的是貨物速度從 0~2m/s 這段時間內(nèi)的平均功率。由于貨物在提升過程中做初速為零的勻加速直線運動，因此 v = = 1m/s。 第 (2) 問實際上是求速度達到 2m/s 時刻的瞬時功率。 第 (3) 問要求貨物勻速上升的速度 , 就必須先求出此時的牽引力。根據(jù)物體平衡條件，這時的牽引力是F2 = mg = 200 10 N = 2 103N，從而可以求出提升貨物的速度。 解答：（1）P = F1v = F1= 2.1101W = 2.1103W （2）Pt =F1v t = 2.l 103 2W = 4.2 103 W （3） 由于 P額 =F2 v， v= = m/s=2.5m/s （五）總結(jié)： 由學生自行把該節(jié)課的內(nèi)容歸納。主要是針對功率的定義，功率的計算，平均功率瞬時功率，機械的額定功率、實際功率等內(nèi)容，明確了這些后，幫助我們正確使用機械指導實際生活。 （六）布置作業(yè)：（略）