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视频标签：功和功率
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视频课题：高中物理部编版新教材课堂教学优质课比赛人教版必修第二册2.1.1《功和功率》阜阳第二课时
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高中物理部编版新教材课堂教学优质课比赛人教版必修第二册2.1.1《功和功率》阜阳第二课时
| 第2课时 | 8.1功与功率 | ||||||||||||||
| 1.课时教材分析 | 课程标准提出要理解功和功率，了解生活中常见机械的功率大小及其意义。本章是学生能量关初步形成的重要章节。第一节功与功率是力与运动观念到能量观的一个过渡。教材在章首语明确提出功的计算能够为能量的定量表达以及能量的转化提供分析基础，旨在突出功概念的重要性以及学习功的必要性。后面关于重力势能和动能的定量表达式的得出都是基于功与能直接的关系。所以该节作为概念课，在第二课时关于功率的教学要使学生与初中学习的机械功率知识进行对接。唤醒关于初中机械功率的记忆，同时要突出从平均功率到瞬时功率的历程，对极限思想进行再一次强化。明晰了功率的概念以及推导出功率关于力与速度的关系后，引导学生利用相关知识解决实际上坡换挡问题和汽车行进中的其它问题。 | ||||||||||||||
| 2.课时学情分析 | 学生已经在初中学习了机械功率，初步构建了机械功率的概念。所以课堂上可以对学生的这部分记忆通过实际情境进行唤醒，再进一步学习。利用极限思想从平均功率到瞬时功率可以类比从平均速度到瞬时速度的历程，这一部分由于学生学习间隔比较远，同时极限思想在整个高中物理学习中又十分重要，所以让学生通过实际不断缩小时间间隔进行计算平均功率从而过渡到瞬时功率可以很好的突破这一重难点内容。 | ||||||||||||||
| 3.课时学习重点 |
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| 4.课时学习难点 |
1.从平均功率到瞬时功率的教学。通过设置情境，学生通过实际计算平均速度，通过实际缩小时间间隔，计算出更短时间间隔内的平均功率，逼近瞬时功率。自然而然的利用极限思想得到瞬时功率与平均功率的关系以及瞬时功率的表达式。 2.汽车功率与牵引力和速度的关系。通过理论预测与实际实验相结合的方式使学生更好的体会功率与牵引力和速度的关系。同时设计对应的相关练习，由某一位置到某一过程，梯度教学可以让学生更容易掌握。 |
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| 5.开放性学习环境 |
实验器材：组装两档变速小车、斜面、两个电动机（100r/s、60r/s)、2个质量相同的钩码（10g)、电池、开关、导线若干 多媒体、实物展台 |
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| 单元学习目标 | 6.课时学习目标 | 对应关系说明 | |||||||||||||
| 1.理解平均功率、瞬时功率的物理意义并能在实际生产、生活中分析机械功率的大小与意义 |
1.理解功率概念。 2.平均功率和瞬时功率的计算。 3.明确额定功率、实际功率的含义，解决汽车换挡问题。 4.解决汽车行进过程中的其他问题。 5.了解常见机械的功率。 |
4.1(2) 4.2(1) 4.2(2) |
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| 2.从生活中的现象入手，制作简易模型，让学生学会抽象模型的建构；对功率的定义进行极限化分析得到瞬时功率，与瞬时速度的得出进行类比和顺应，包括重力做功，变力做功等的学习，都要强化极限方法的应用。 | |||||||||||||||
| 3.从实际生活中抽象出物理运动：机车启动模型将问题简化，抓住运动过程中主要影响因素，在真实情境中构建模型分析启动过程中牵引力与速度的关系。 | |||||||||||||||
| 学习活动/任务名称 | 7.教学过程 | 评价建议 | |||||||||||||
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活动/任务1 功率的概念 |
 回顾上节预留问题，模拟实验，引入新课。 一台小型起重机甲在20s内把10g的物体匀速提高了10cm。另一台起重机乙在30s内把10g的物体匀速提高了10cm。 提出问题：它们的做功情况有什么不同？ 引导学生回答：如何比较做功的快慢？回顾初中知识，引入功率的概念。 一、功率的概念 （1）物理意义：反映力对物体做功的快慢。 （2）定义：力对物体做的功W，跟完成这些功所用时间t的比值叫功率. （3）定义式：P=W/t（比值定义法法） （4）标量 （5）单位：1J/s=1W 1kw=1000w 由定义式分析一段时间内做功与时间的比值，对应的是一段时间，反应的是一段时间内做功的平均快慢情况，类比平均速度，称为平均功率。与之对应的还有瞬时功率。
瞬时功率：表示在某一时刻做功的快慢。 给出小资料：质量为65kg的人持续骑行1h的平均功率大约是200w;观看人骑行时的瞬时功率变化。使学生体会平均功率和瞬时功率的含义。 提出问题：如何计算平均功率和瞬时功率？ 在平直路面上，人用F为10N的水平推力，推一质量m=1kg的物块由静止开始运动，维持时间2s，已知物块受到地面滑动摩擦力恒为Ff=6N，求（1）最后1s内推力F的功率。 学生讨论分析是瞬时功率还是平均功率，如何求解。展示结果。 进一步提出问题（2）2s末推力的功率是多少？ 类比平均速度到瞬时速度的历程，将时间间隔逐渐缩短，越来越接近2s末这一时刻。求各个时间段内的平均功率。 求后0.5s内的平均功率。（已知位移3.5m) 后0.25s内的平均功率(已知位移1.875m) 后0.125s内的平均功率（已知位移0.96875m) 求解思路与第一问相同，前两个很容易求出，后一个比较复杂，提醒学生能否得到通式？ P=10(8-2t) 时间间隔能否划分的更小一些？ 2s末推力的功率是多少？ 学生讨论 展示两种可能的求解方法，方法一代入通式，利用极限思想，时间间隔趋近于0，平均功率趋近于瞬时功率。 方法二利用P=W/t，W＝Flcos α,以及v=l/t推导得到平均功率表达式P=Fvcos α,同样利用极限的思想，时间间隔趋近于0，平均速度到瞬时速度，平均功率趋近于瞬时功率。求出2s末的瞬时功率代入求解。 总结两种求平均功率和瞬时功率的方法。 引导学生进一步理解P=Fvcosα
当F与v不共线时，P=Fvcosα 既可以表示力与力方向速度的乘积，又可以表示速度与速度方向力的乘积。 若F、l同向，则P=Fv.如果反向，负值对应与力做负功的功率，一般功率都取正值。 引申：如果我们将刚刚的作用2s改成作用10min,求10分钟末推力F的瞬时功率。 学生实际计算应用P=Fv。求得结果是24kw,速度是2400m/s。 求解方法正确，让学生讨论结果的合理性，估算实际情形下10min末推力的瞬时功率，说明理由。 总结结果不合理的原因是人的功率有上限，机械也是如此。观察机械铭牌上有功率标识，它指的是发动机的额定功率。 以江淮汽车为例，观察机械铭牌江淮汽车额定功率。 引出额定功率和实际功率的概念。
实际功率：是指机器在工作中实际输出的功率。 说明：1.机器正常工作时实际功率总是小于或等于额定功率，机器只能在短暂时间内实际功率略大于额定功率，但不允许长时间超过额定功率。跟人不能长时间超极限是一样的。
既然汽车发动机的功率是有限的，所以汽车上坡时司机可以通过换挡的方式顺利上坡。 提出问题：如果汽车的输出功率一定，利用我们刚刚学习的功率与力和速度的关系，判断一下高速档和低速档哪个能够顺利上坡？ 学生利用所学知识分析判断。 实验演示，功率一定的玩具小车，高速档无法上坡，低速档顺利上坡。
刚刚我们利用学习的知识解决了汽车换挡的问题，下面看看我们能不能解决汽车行进过程中的一下其他问题。 例3：某型号汽车质量为1t,发动机的额定功率为60KW，假定其在水平路面上行驶时受到1800N的阻力保持不变。求： (1)假定汽车匀速行驶速度为54km/h，此时发动机输出的实际功率是多少？ (2)若汽车以额定功率行驶，当速度达到72km/h时，求它的加速度。 想一想：若路面足够长，车子最大速度能达到多少？ 这个过程中加速度如何变化？（课后思考） (3)若该汽车以54km/h驶上斜坡，总阻力增大到原来的两倍，为了保持速度不变，应该将第一问的实际输出的功率增大到原来的多少？ 学生应用P=Fvcosα讨论展示 问题（3）给学生启示引导学生思考（v一定，P与F成正比）一些机车、机械，一方面需要获得巨大的牵引力，又想要获得比较大的速度，需要大功率的发动机，所以在我们一些大的工程，建桥，铺设铁路中往往会见到一些大国重器。 以盾构机为例，观看视频，了解工作过程。提出问题：为什么能够快速的将坚硬的岩石打碎？课下让学生查阅资料了解我国盾构机从无到有，再到向各个国家出口成为我国国际名片的发展历程。 介绍其他常见机械功率。汽车几时千瓦、几百千瓦、快舟火箭一次运送六颗卫星106KW.大功率机械建设中。功率越大的发动机越经济，对学生提出希望。 |
（见持续性评价） | |||||||||||||
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活动/任务2 平均功率和瞬时功率的计算（极限思想的应用） |
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活动/任务3 应用汽车牵引力功率、牵引力与速度的关系解决实际问题  活动/任务4 了解一些常见的机械功率 |
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活动/任务5 课堂检测 |
1. 物体A、B质量相同，A放在光滑的水平面上，B放在粗糙的水平面上，在相同的力F作用下，由静止开始都通过了相同的位移s，( ) A．力F对A做功较多，做功的平均功率也较大 B．力F对B做功较多，做功的平均功率也较大 C．力F对A、B做的功和做功的平均功率都相同 D．力F对A、B做功相等，但对A做功的平均功率较大 2. 设飞机飞行中所受阻力与其速度的平方成正比，若飞机以速度v匀速飞行，其发动机功率为P，则飞机以2v匀速飞行时，其发动机的功率为（ ） A．2P B．4P C．8P D．无法确定 |
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| 8.课时教学板书设计 | |||||||||||||||
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| 9.课时作业设计 | |||||||||||||||
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课后拓展练习 1.有三个相同的小球，求从同一高度出发点到落地面上，重力的瞬时功率P1、P2、P3的大小关系（忽略空气阻力）. （应用P=FVcos α求解瞬时功率，力与速度不共线的情形） 2.以小组为单位，测定组员在一分钟内跳绳的平均功率。 （应用知识解决实际问题）
4.一台电动机工作时的输出功率是10kW,要用它匀速提升2.7×104kg的货物，提升的速度将是多大？ （延续课堂中提出的机械功率指的是某个力做功的功率，这里提升货物的功率指的是拉力的功率，也是P=Fv的再应用。） 5.一台抽水机每秒能把30kg的水抽到10m高的水塔上，这台抽水机输出的功率至少多大？如果保持这一输出功率，半小时内能做多少功？（P=W/t的应用，变形已知功率和时间为求功提供了方法） 6.质量为m的汽车在平直公路上行驶，阻力F保持不变。当它以速度v、加速度α加速前进时，发动机的实际功率正好等于额定功率，从此时开始，发动机始终在额定功率下工作。（1）汽车的加速度和速度将如何变化？说出理由。（2）如果公路足够长，汽车最后的速度是多大？ （呼应课堂中关于汽车行进过程中某一位置求加速度和速度，以及相应课后思考题。使学生掌握P一定时，当牵引力等于阻力时，汽车速度最大，以及这个过程中加速度逐渐减小。是利用知识解决问题的典型例子。） |
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视频来源：优质课网 www.youzhik.com
