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1、第五章机械能守恒定律第三节功率江苏省深阳中学徐敏一、教学目标1.知识与技能：（I）理解规律的概念，知道功率是表示做功快慢的物理量。（2） 知道功率的定义和定义式P=W”,知道公式P=Eu的物理意义。W（3） 能够运用公式尸=一和尸=对有关具体问题进行分析解答。2 .过程与方法：（1） 使学生初步了解类比学习的方法和过程。（2） 培养学生设计实验、分析实验结果得出结论和规律的能力。（3） 培养学生理论联系实际的思维品质和能力。3 .情感、态度与价值观：（1） 体会实验探索过程中的开放性，进行认知方法的渗透和训练。（2）培养学生思维的发散性及认真严谨的科学态度。二、设计思路功率是一节典型的概念课，
2、是从新的角度对功进行深入探讨，深化对功概念的理解。由于功率在生活、生产中应用很广，所以这节课架起理论与实际联系的桥梁，使抽象知识具体化。本节课以学生的前期知识和生活经验作铺垫，立足于培养学生的多种思维能力，养成良好的思维品质和习惯，接弃知识的灌输，通过一些问题情景的创设,引导学生发现问题，产生探究的动机，点燃思维的积极性，从而使学生学会思考和解决问题，实现知识和能力的达成同步进行的良好局面。三、教学重点、难点1 .功率的概念、功率的物理意义是本节的重点内容，如果学生能懂得做功快慢表示的是能量转化的快慢，自然能感悟出功率实际上是描述能量转化快慢的物理量。2 .瞬时功率的概念学生较难理解，这是难点
3、。学生往往认为，在某瞬时物体没有位移就没有做功问题，更谈不上功率了。如果学生没有认识到功率是描述能量转化快慢的物理量，这个难点就不易突破，因此，在前面讲清楚功率的物理意义很有必要，它是理解瞬时功率概念和物理意义的基础。四、教学资源白炽灯、电动玩具小车、实物展示台、多媒体。五、教学设计教师活动学生活动点评一、引入新课首先以提问方式复习上一节课的主要内容，重点是功的概念和功的物理意义。然后提出在力对物体做功的实际问题中，有做功快慢之分，物理学中又是如何来描述这样的情况？这节课我们就一起来研究讨论这个问题。学生回答：一个物体受到力的作用，如果在力的方向上发生一段位移，这个力就对物体做了功。力和物体在
4、力的方向上发生的位移是做功的两个不可缺少的因素。力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力和位移的夹角的余弦三者的乘积。W=FScos这样的引入过渡自然，既复习了上节课的内容,达到了温故而知新的目的，同时也为引出本节课的探究主题做了铺垫。对学生的正确回答给予充分肯定，强调及时复习和巩固的必要性。教师活动学生活动点评二、讲授新课讲述：初中同学们已经学习过功率的有关知识，都知道功率是用来描述力做功快慢的物理量。下面我们先一起讨论以F一些问题。出示投影片：力Fi用时H对甲物体做功为Wi,力F2用时t2对乙物体做功为W2,判断在下列条件下，哪个力对物体做功快？A. Wl=W2,Ii12B. Wl=
5、W2,tW2,t=t2D. WW2,t=t2在学生做出正确的判断后，请学生进一步阐述判断的理由。教师总结并板书如下：功率是描述做功快慢的物理量。功和完成这些功所用的时间之比叫做功率：P=WZt在此基础上明确告诉学生上式为功率定义式，功率的单位是瓦特，该物理量的性质是标量，然后着重说明功率的大小与单位时间内力所做的功值相等。提问：请同学们回忆功率的定义形式与以前所学的哪个物理量的定义形式相类似？应该怎样理解功率的物理意义？讲述：上一节我们讲了功的概念、功的公式之后，经过分析和讨论，对功的物理意义已有所了解。谁能复述一下？对我们理解功率的物理意义是不是会有所帮助。问题提出后可以让学生在相互分析和讨
6、论后作答。在学生回答后，将对功率的物理意义的认识进行板书。在此基础上借助一道简单的问题引出平均功率和瞬时功率的有关概念。出示投影片：一个质量是Ikg的物体,从地面上方20m高处开始做自由落体运动，第IS时间内学生回答：A情况中力F2做功快B情况中力Fl做功快C情况中力Fl做功快D情况中力F2做功快一些学生会回答是根据WZt这一比值进行分析和判断的。学生们在相互研究和讨论后，得出如下结论。学生回答：功率的定义形式P=W（与以前学过的速度的定义形式v=St类似；学生复述：做功过程就是能量的转化过程，做功快慢能够表明能量转化的快慢。在受到这样的启发后，学生将会归纳出功率的物理意义：功率可以理解为是描
7、述做功过程中能量转化快慢的物理量，因为功率的大小与单位时间内力所做的功值相等，所以功率越大则单位时间内做的功越多，意味着能量转化也越快。学生运用已经学习过的有关知识可以很快的计算出各个问题的正确答案分别为:对学生的成功之处要给予充分的肯定和赞扬，鼓励学生要积极参于课堂，积极分析和思考。在这里给学生一定的自由讨论空间，尽可能地拓展学生的思维，让学生主动与同学交流，加强合作，同时在适当的时候给予一定的点拨，符合目前的新课程理念。在学生作出正确的回答后，肯定学生的成功之处，让学生感到有成就感，符合成功教育的要求。同时向学生说明这种方法就是类比学习法，虽然研究的是不同性质的问题，但是研究方法是相同的，
8、提醒学生在以后的学习中经常会遇到这种学习方法并要能够灵活使用。适时让学生展开一些计算和讨论，有利于回顾和运用已有知识解决实际问题，加深对所学知识的理解和应用。在学生自由讨论和探究时， 要及时充分听取每一位同学 的观点，并加以适时的引导 和归纳，既激发了学生的思 维积极性，又有效的研究和 讨论了问题。学有所用在此得到充分的体 现，类比学习法得到更深的 理解和应用。下落的位移是多少？这Is内重力对物体做了多少功？第2s时间内物体下落的位移是多少？这IS内重力对物体做了多少功？前IS和后IS重力对物体做功的功率各是多大？这2s时间内重力对物体做功的功率是多大？(g=10mH)在学生计算出答案后，请学
9、生认真观察答案，能不能发现什么问题？在总结后，板书如下：(1) 平均功率P=WZt提问：由刚才分析可以发现平均功率只能反映t时间内做功的快慢，只具有平均的意义，为了比较细致地表示出每时每刻的做功快慢，该如何处理？以前我们在学习过程中有没有碰到类似情况的处理？确定学生的回答后，板书如下：(2) 瞬时功率P=?(Fv)讲述：请同学们思考瞬时功率的表达式该如何推导？在阅读书本上的说一说和做一做内容后，结合以前所学习的相关知识，请同学们先自己练习推导一下。在学生推导出瞬时功率的表达式后，请一位同学把他的推导过程向全体同学作简要的叙述并把表达式补充完整。h=5m,W=5OJ;h2=15m,W2=15OJ
10、:P=50W,P2=150WP=100W学生经过自由讨论后，提出了不同的观点，在教师的指引和进一步分析研究后可以总结为：即使是同一个力对物体做功，在不同的时间内做功的功率也可能是变化的。因而，用P=WZt求得的功率只能反映t时间内做功的快慢，只具有平均的意义。学生回答：以前学习的平均速度和瞬时速度的概念与此处的情况很相似，所以为了能够细致地表示出每时每刻的做功快慢，应该用瞬时功率来表示。学生参考以前对于平均速度和瞬时速度的推导过程以及功的有关概念，在教师的适当指引和相互讨论后，基本可以顺利推导出瞬时功率的表达式。这种自由探究和分析讨论能 给学生一定的自由空间，可 以拓展学生的发散性思维， 能够
11、加强学生之间的沟通、 交流和合作，能够让学生体 会到交流合作的乐趣，感受 到分析研究的成就感，符合 新课程的教学理念，在分析 讨论过程中，教师要注意宏 观调控，穿插适当的指引和 归纳点评，做到放得开，收 得拢。在瞬时功率P=FV的表达式推导出以后，引领学生就下述情况做进一步的分析和讨论。(可以让学生结合书本和实际情况作自由讨论)如果作用于物体上的力F为恒力，且物体以速度V匀速运动，则力对物体做功的功率保持不变。在此情况下，任意一段时间内的平均功率与任一时刻的瞬时功率都是相同的。很多动力机器通常有一个额定功率，且通常使其在额定功率状态工作(如汽车)，根据P=FV可知：学生讨论瞬时功率P=Fv的一
12、些情况中，会遇到控制变量法这一物理研究方法，也会有学生联系自己所使用的电动自行车的使用问题等等，这些教师都可以加以适当的解释和合理的引导，在拓宽学生知识面的同时，又增强了理论知识与实际生活和生产应用的联系，在讨论结束后，让一部分学生发表一些自己的观点和想法，并与其它同学一起交流和学习。当路面阻力较小时，牵引力也小，V可以大，即汽车可以跑得快些：当路面阻力较大，或爬坡时，豳要比较大的牵引力，V必须小，这就是爬坡换低速档的道理。（用玩具小车演示相关情况下小车的运动，请学生仔细观察，加深对问题的印象和理解）如果动力机器原来在远小于额定功率的条件下工作，例如汽车刚刚开始启动后的一段时间内，速度逐渐增大
13、的过程中，牵引力仍可增大，即F和V可以同时增大，但是这一情况应以二者乘积等于额定功率为限度，即当FV=PM以后，这种情况不可能实现。（在学生讨论过程中，出示不同规格的灯泡，向学生介绍实际功率和额定功率的有关概念和区别联系）在讨论后让学生运用公式P=FV计算m=lkg的物体做自由落体运动中下落Is末和2s末的瞬时功率，巩固对于瞬时功率物理意义的理解和掌握。三、例题分析与讨论例题1：课本第9页例题教师带领学生认真分析讨论例题，逐步帮助学生建立分析问题的思路，掌握解决问题的方法。出示投影片例题2：有一位于水平面上的物体，在斜向上的恒定拉力作用下，正以v=2ms的速度向右做匀速直线运动。己知F的大小为
14、IooN,方向与速度V的夹角为37。，求：（1） 拉力F对物体做功的功率是多少？（2） 物体向右运动IOs的过程中,拉力F对它做多少功？对于学生的计算结果给予恰当的评价，如有必要，作进一步的分析探讨。学生根据公式P=Fv求得结果为：P=100J,P2=100J0对于刚才的讨论和瞬时功率的物理意义有了更深刻的理解。学生通过自己的分析和计算对瞬时功率的概念和具体应用有了更进一步的理解，对实际功率和额定功率两个概念的区分和联系也有了一定程度的认识。学生在计算过程中会意识到，当F与V不在同一直线上时，功率的计算公式P=Fv应该变形为P=Fvcos来运用；而对于第（2）问的求解，既可以用恒力功的公式来计
15、算，也可以在第（1）问求出功率的情况下根据W=Pt来计算一段时间内力所做的功。结果为：P=160W;W=1600Jo最后教师可以指出此题中是重力对物体做功，使重力势能逐渐向动能转化，随着时间的延续，重力势能向动能转化加快。学习理论后，在理论的指导下，学会怎样用理论指导实践，既发挥了学生的主观能动性，又加深了对理论的认识和掌握。与其在前面告诉学生当F与V不在同一直线上时功率的计算公式P=Fv应该变形为P=Fvcosa,还不如让学生在具体问题中自己摸索和体会，在主动探究过程中获取的知识永远比被动灌输的要印象更深刻，更有价值。体会、回顾新课内容，加深对课堂所学知识的理解。四、课堂小结1、我们讲了功率概念之后，得到两个公式，定义式P=WZt和瞬时功率的公式P=Fv02、公式P=W八中的t趋近于零时，P即为瞬时功率。不过此公式主要用来计算平均功率。公式P=Fv中，当V为瞬时速度时，P即为瞬时功率。五、练习与作业课本第10页问题与练习第2、4两题。让学生来回顾总结本节课的主要内容和重点难点，互相补充和完善，及时巩固和掌握所学新知识。练一练，做一做，想一想。联系实际，对所学内容进行应用，为下节课作铺垫
