1.知道功率的概念.
2.結(jié)合實(shí)例理解功率的概念,能用功率的計(jì)算公式進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算.
3.通過(guò)實(shí)例結(jié)合已學(xué)的物理規(guī)律理解功率的物理意義和概念.
4.學(xué)會(huì)如何比較功率的大小，掌握功率的計(jì)算公式P= 和P=Fv.
5.了解功率在實(shí)際生活中的應(yīng)用.
【教學(xué)重點(diǎn)】功、功率和速度的綜合計(jì)算與運(yùn)用.
【教學(xué)難點(diǎn)】理解功率的物理意義.功、功率和速度的區(qū)別與聯(lián)系.
【教具準(zhǔn)備】磅秤、 皮尺、 秒表、多媒體課件等.
【教學(xué)課時(shí)】1.5課時(shí)
【教學(xué)過(guò)程】
一、鞏固復(fù)習(xí)
教師 引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)上一課時(shí)所學(xué)內(nèi)容，并講解學(xué)生所做的[課后作業(yè)]，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的鞏固.
二、新課引入
師 （以講故事的形式導(dǎo)出）上個(gè)周末，我到小明家家訪，小明家正在裝修新房子，小明非常高興，幫助爸爸搬材料.看到小明和他爸爸一起搬磚，小明干得非?；馃?小明要和他爸爸比賽，樓腳地面放有兩堆相同的磚塊（40塊，每塊重約50N），小明一次最多搬起4塊，爸爸一次可以搬起8塊，結(jié)果爸爸用了20分鐘，小明用了30分鐘才搬完了.同學(xué)們想一想，小明和爸爸做功相同嗎？誰(shuí)贏了？為什么呢？
生：一樣多， 爸爸贏了.因?yàn)榘嵋粯佣嗟拇u塊到相同的高度，對(duì)磚塊做功相同，小明用的時(shí)間多，爸爸耗費(fèi)的時(shí)間少，所以，小明做功慢，爸爸做功快.
師 大家分析很好，由此可見(jiàn)，做功有快慢之分，這正是我們今天要探究的問(wèn)題，如何描述做功的快慢.
三、進(jìn)行新課
比較做功快慢的方法
1.功率的定義式和功率大小的比較
師：剛才，我們分析了做相同多的功，比較所用的時(shí)間的長(zhǎng)短，就可以判斷做功的快慢，即用的時(shí)間越少，做功就越快；再看一種情況，如果20min內(nèi)小明搬了30塊磚到樓上，他爸爸搬了40塊磚到樓上，那誰(shuí)做功快呢？為什么？
生：爸爸做功快.因?yàn)榘职肿龉Χ?，小明做功?
師 可見(jiàn)，相同時(shí)間，比較做功的多少，可以看出做功的快慢，即相同時(shí)間內(nèi)做功多的，表明做功就快，反之，做功少的做功慢.
師 那如果這種情況，又如何比較呢？（多媒體展示問(wèn)題）
問(wèn)題：10min小明搬完20塊磚到樓上，6min爸爸搬完18塊磚到樓上，誰(shuí)做功快呢？
學(xué)生積極發(fā)言，有的說(shuō)小明做功快，有的說(shuō)爸爸做功快，各抒己見(jiàn)（討論非常激烈）.
師 （引導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生）請(qǐng)大家回憶，前面我們學(xué)習(xí)哪些比較快慢的物理量，如何定義的，有何特點(diǎn)？
生：描述運(yùn)動(dòng)的快慢用速度表示.用通過(guò)的路程與所用的時(shí)間的比值來(lái)定義速度，比值越大，運(yùn)動(dòng)越快，速度越大.
師 同學(xué)們說(shuō)的正確，我們不妨也采用這種方法，用做的功與所用的時(shí)間的比值來(lái)定義.因此，描述做功的快慢用功率表示.
注意：做功快慢與運(yùn)動(dòng)快慢的類比（用多媒體展示）
功率1.功率
板書：（1）功率是表示物體做功快慢的物理量.
（2）定義：把功與完成這些功所用的時(shí)間之比叫作功率.
（3）定義式：2.功率的單位“瓦”
師 功率的單位由功的單位和時(shí)間的單位組合而成.在國(guó)際單位制中，功的單位是焦耳，時(shí)間的單位是秒，則功率的單位是焦耳每秒.功率的單位有個(gè)專門的名稱叫做“瓦特”，簡(jiǎn)稱瓦，用符號(hào)W表示，正體書寫作為單位；要注意，功作為物理量也是用W表示，但必須是斜體.這一點(diǎn)，書寫時(shí)要區(qū)別.另外，工程技術(shù)上，功率的單位還有：千瓦（kW）、兆瓦（MW）,它們之間的換算關(guān)系：
1kW =103W，1MW=106W
師 功率1瓦表示的物理意義是物體在1秒鐘內(nèi)完成的功是1焦.同學(xué)們，你想了解我們身邊的一些運(yùn)動(dòng)物體的功率多大嗎？請(qǐng)大家閱讀教材P121，并說(shuō)說(shuō)你的看法.
生思考、討論，并發(fā)表看法.教師 也可以參與討論，并舉一些大家熟悉的例子，引導(dǎo)學(xué)生課后通過(guò)上網(wǎng)搜集一些相關(guān)資料.
3.功率的計(jì)算：師 下面，我們看看如何計(jì)算物體的功率.
例題1 用多媒體展示教材P122例題.
例題2 (用多媒體展示)在今年的抗旱工作中，某單位幫助一個(gè)扶貧村打了一口地下水井，并在地面上修建了一個(gè)深2m，能儲(chǔ)存30t水的水池.已知水井中的水面距離水池進(jìn)水口的豎直距離是30m.（g取10N/kg）
求：（1）將30t水從井里剛好抽到水池里，抽水機(jī)對(duì)水做的功.
（2）水池裝滿水后，水對(duì)池底的壓強(qiáng).
（3）將30t的水從井中抽到水池中需要1h，則這臺(tái)抽水機(jī)的功率不得低于多少瓦？
分析：本題是一道綜合性較強(qiáng)的題目，不僅涉及了功和功率的計(jì)算，還涉及了液體壓強(qiáng)的計(jì)算，在分析本題時(shí)，應(yīng)從以下三點(diǎn)入手：
（1）知道水的質(zhì)量，利用重力公式求水受到的重力，又知道水提升的高度，再利用功的公式W=Gh求抽水機(jī)對(duì)水做的功；
（2）水池裝滿水后，知道水深，利用液體壓強(qiáng)公式求水對(duì)池底的壓強(qiáng)；
（3）知道抽水機(jī)抽水的時(shí)間，再利用功率公式求抽水機(jī)的功率.
解：（1）水的質(zhì)量：m=30t=30×103kg=3×104kg水受到的重力：G=mg=3×104kg×10N/kg=3×105N抽水機(jī)對(duì)水做的功：W=Gh=3×105N×30m=9×106J
（2）水池中水深h=2m，則水對(duì)池底的壓強(qiáng)：p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×2m=2×104Pa
（3）抽水機(jī)抽水的時(shí)間t=1h=3600s，則抽水機(jī)的功率至少是 .
師：同學(xué)們，我們通過(guò)類比方法，由描述運(yùn)動(dòng)快慢的物理量——速度，知道了表示做功快慢的物理量——功率，汽車的輸出功率與牽引力、速度之間有什么關(guān)系？
我們一起來(lái)探討下：我們知道功率 ，而W=Fs，v=s/t，則功率P=Fv，作為汽車來(lái)說(shuō)，最大輸出功率P是一定的，因此，F(xiàn)v =P（定值），可見(jiàn)，牽引力與速度成反比，所以，汽車上坡時(shí)因需要的牽引力越來(lái)越大，速度越來(lái)越小，司機(jī)要換擋減速；換句話說(shuō)，如果需要同等大小的牽引力的條件下，功率大的汽車，上坡速度快些.
由公式 計(jì)算出的功率是一段時(shí)間內(nèi)的平均功率；由公式P=Fv計(jì)算功率時(shí)，如果v是某時(shí)刻的速度，則計(jì)算出的功率為某時(shí)刻的功率，如果v是一段時(shí)間內(nèi)的平均速度，則計(jì)算出的功率為平均功率.當(dāng)然，在勻速直線運(yùn)動(dòng)中，瞬時(shí)速度與平均速度相等.
總結(jié)：（1）當(dāng)物體的功率一定時(shí)，它受到的牽引力越大，速度越小.
（2）當(dāng)物體的牽引力一定時(shí)，功率與速度成正比.
（3）當(dāng)物體速度一定時(shí)，牽引力越大，它的功率越大.
提示:若F和v為定值，則P為定值；若F和v在變化，則P也在變化，所以公式P=Fv反映的是瞬時(shí)功率.
例題3 (用多媒體展示)某汽車在平直公路上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，已知其水平牽引力大小恒為F，運(yùn)行速度為v，問(wèn)：
（1）此時(shí)汽車牽引力F的功率為多少？
（2）如果汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出功率是90kW，勻速行駛速度是30m/s，汽車受到的阻力是多少？
解：（1）在一段時(shí)間t內(nèi)，汽車行駛的距離s=vt,水平牽引力做功W=Fs=Fvt，牽引力做功的功率P= =Fv
（2）P=90kW=9×104W，v=30m/s由P=Fv得，F(xiàn)= =3×103N
因?yàn)槠囋谒铰飞蟿蛩傩旭?，故牽引力與阻力二力平衡，所以阻力f=F=3×103N.
功率的測(cè)量
實(shí)驗(yàn):測(cè)量人爬樓的功率
師：幾位同學(xué)組成小組，測(cè)量每位同學(xué)提著重物從一樓爬到三樓的過(guò)程中對(duì)重物所施拉力做功的功率，看誰(shuí)的功率最大.
生：設(shè)計(jì)方案，與同學(xué)交流.
師：測(cè)量過(guò)程中，應(yīng)測(cè)量人上樓的高度ｈ，還是測(cè)量樓梯的長(zhǎng)度Ｌ？
生：上樓的高度h.
師：那么，高度怎么測(cè)量呢？
生：可用較長(zhǎng)的皮尺先測(cè)量一層樓的高度，然后計(jì)算上樓的總高度；也可以用米尺先測(cè)量一個(gè)臺(tái)階的高度，再數(shù)出所登樓梯的總臺(tái)階數(shù)，從而計(jì)算出上樓的總高度.
生 分組進(jìn)行測(cè)量，記錄數(shù)據(jù)，完成后進(jìn)行交流.
例題 4 在學(xué)習(xí)了功率的知識(shí)后，三位同學(xué)想比較爬樓時(shí)誰(shuí)的功率大.以下是他們討論后得出的三套方案，其中可行的是( )①用相同的時(shí)間爬樓，測(cè)量出各自的體重和爬樓的高度，即可比較功率大小；②都爬到樓頂，測(cè)量出各自的體重和爬樓用的時(shí)間，即可比較功率大?。虎叟罉呛?，測(cè)量出各自的體重、爬樓用的時(shí)間和爬樓的高度，算出功率進(jìn)行比較.Ａ.只有③ Ｂ.①② Ｃ.①③ Ｄ.①②③
答案： D
[教師結(jié)束語(yǔ)]
通過(guò)這節(jié)課的類比方法學(xué)習(xí)，大家收獲確實(shí)不少，我們理解了功率的概念，明白了物理學(xué)中描述快慢的物理量的定義方法，知道了功率的物理意義.同時(shí)還了解了一些常見(jiàn)運(yùn)動(dòng)物體的功率，使我們?cè)诠罍y(cè)物體功率的大小時(shí)有一定的理論依據(jù).好，謝謝大家！
[課后作業(yè)]
完成本課時(shí)對(duì)應(yīng)練習(xí).

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第四節(jié) 比較做功的快慢

版本： 北師大版（2024）

年級(jí)： 八年級(jí)下冊(cè)（2024）

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