高中物理功率教學(xué)教案模板
寫好教案是保證教學(xué)取得成功,提高教學(xué)質(zhì)量的基本條件。為了能夠很好的幫助各位老師備課，以下是學(xué)習(xí)啦小編分享給大家的高中物理功率教案，希望可以幫到你!
高中物理功率教案
教學(xué)目標(biāo)
1、知識與技能
(1)理解功率的定義及額定功率與實際功率的定義;
(2)P=w/t，P=Fv的運用。
2、過程與方法
(1)P=w/t通常指平均功率，為瞬時功率;
(2)P=Fv，分析汽車的啟動，注意知識的遷移。
3、情感、態(tài)度與價值觀：感知功率在生活中的實際應(yīng)用，提高學(xué)習(xí)物理科學(xué)的價值觀。
教學(xué)重難點
教學(xué)重點：理解功率的概念，并靈活應(yīng)用功率的計算公式計算平均功率和瞬時功率。
教學(xué)難點：正確區(qū)分平均功率和瞬時功率所表示的物理意義，并能夠利用相關(guān)公式計算平均功率和瞬時功率。
教學(xué)工具
多媒體、板書
教學(xué)過程
一、功率、額定功率、實際功率
1.基本知識
(1)物理意義：功率是表示做功快慢的物理量.
(2)定義：功W跟完成這些功所用時間t的比值叫做功率.
(3)定義式：P=
(4)單位：在國際單位制中，功率的單位是瓦特，簡稱瓦，符號是W.
1 W=1 J/s,1 kW=103 W.
(5)功率有平均功率和瞬時功率之分，用公式
計算的一般是一段時間內(nèi)的平均功率.
(6)額定功率
指電動機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等動力機(jī)械在額定轉(zhuǎn)速下可以長時間工作時的輸出功率.
(7)實際功率
指電動機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等動力機(jī)械工作時實際消耗的功率.
實際功率往往小于額定功率，但在特殊情況下，如汽車越過障礙時，可以使實際功率在短時間內(nèi)大于額定功率.
2.思考判斷
(1)各種機(jī)械銘牌上所標(biāo)功率一般是指額定功率.(√)
(2)某機(jī)械工作時的實際功率一定比額定功率小.(×)
(3)機(jī)械可以在實際功率等于額定功率的情況下長時間工作.(√)
探究交流
去過泰山的同學(xué)會遇到挑山工，假設(shè)挑山工和纜車將相同的貨物運至山頂，兩者對貨物做的功相同嗎?做功的功率相同嗎?
【提示】 兩者對貨物做的功都等于克服重力做的功，由于將相同的貨物運往相同高度的山頂，因此兩者做相同的功，而用纜車運送貨物所用時間遠(yuǎn)小于挑山工的用時，根據(jù)功率定義知纜車的做功功率遠(yuǎn)大于挑山工的做功功率.
二、功率與速度
1.基本知識
(1)功率與速度的關(guān)系式
P=Fv(F與v方向相同).
(2)推導(dǎo)
(3)應(yīng)用
由功率速度關(guān)系式知，汽車、火車等交通工具和各種起重機(jī)械，當(dāng)發(fā)動機(jī)的功率P一定時，牽引力F與速度v成反比，要增大牽引力，就要減小速度.
2.思考判斷
(1)物體的速度為v，則重力的功率一定是mgv.(×)
(2)汽車的速度越大，牽引力的功率也越大.(×)
(3)汽車以恒定功率啟動時，加速度減小.(√)
探究交流
在越野比賽中，汽車爬坡時，常常換用低速擋，這是為什么?
【提示】 由P=Fv可知，汽車在上坡時需要更大的牽引力，而發(fā)動機(jī)的額定功率是一定的，換用低速擋的目的是減小速度，進(jìn)而增大牽引力.
【問題導(dǎo)思】
1.什么是平均功率和瞬時功率?
2.如何求平均功率和瞬時功率?
3.P=Fv中的三個物理量有什么制約關(guān)系?
1.平均功率
平均功率表示在一段時間內(nèi)做功的平均快慢.平均功率與某一段時間(或過程)相關(guān)，計算時應(yīng)明確是哪個力在哪段時間(或過程)內(nèi)做功的功率.
2.瞬時功率
P=Fv·cos α(α表示力F的方向與速度v的方向間的夾角)，它表示力在一段極短時間內(nèi)做功的快慢程度.瞬時功率與某一時刻(或狀態(tài))相關(guān)，計算時應(yīng)明確是哪個力在哪個時刻(或狀態(tài))做功的功率.
也可用于計算瞬時功率，此時時間極短，t→0，但在中學(xué)階段較少用到.
3.P=Fv中三個量的制約關(guān)系
誤區(qū)警示
1.求平均功率時必須說明是哪段時間或哪一個過程的平均功率.可由
或P=F計算.
2.公式P=Fv僅適用于F與v方向相同的情況，若F與v方向不同，則用P=Fvcos α來計算功率，其中α是F與v的夾角.
例：如圖所示，質(zhì)量為m=2 kg的木塊在傾角θ=37°的斜面上由靜止開始下滑，木塊與斜面間的動摩擦因數(shù)μ=0.5，已知：sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，g取10 m/s2，求：
(1)前2 s內(nèi)重力做的功.
(2)前2 s內(nèi)重力的平均功率.
(3)2 s末重力的瞬時功率.
【審題指導(dǎo)】 解答本題應(yīng)注意下列問題：
(1)前2 s內(nèi)重力方向上物體的位移.
(2)前2 s內(nèi)物體的平均速度.
(3)2 s末物體的速度.
(4)重力和速度的夾角.
【答案】 (1)48 J(2)24 W (3)48 W
規(guī)律總結(jié)：求解功率時應(yīng)該注意的問題
1.首先要明確是求哪個力的功率，是某個力的功率，還是物體所受合力的功率，汽車的功率是指汽車牽引力的功率，起重機(jī)的功率是指起重機(jī)鋼絲繩拉力的功率.
2.若求瞬時功率，需明確是哪一時刻或哪一位置，再確定該時刻或該位置的速度，應(yīng)用公式P=Fv，如果F、v不同向，則投影到相同方向再計算.
四、機(jī)動車的兩種啟動方式
【問題導(dǎo)思】
1.如何分析機(jī)車恒定功率啟動時的運動性質(zhì)?
2.機(jī)車以恒定加速度啟動時，功率怎么變化?
3.如何用圖象描述兩種啟動過程?
1.分析機(jī)車以恒定功率啟動的運動過程
2.分析機(jī)車以恒定加速度啟動的運動過程
汽車先以恒定的加速度啟動，達(dá)到額定功率P額后再以恒定功率運動，因此啟動過程分為兩個階段：
誤區(qū)警示
1.在P=Fv中因為P為機(jī)車牽引力的功率，所以對應(yīng)的F是牽引力，并非合力.
例：在水平路面上運動的汽車的額定功率為100 kW，質(zhì)量為10 t，設(shè)阻力恒定，且為車重的0.1倍(g取10 m/s2).
(1)求汽車在運動過程中所能達(dá)到的最大速度.
(2)若汽車以0.5 m/s2的加速度從靜止開始做勻加速直線運動，這一過程能維持多長時間?
(3)若汽車以額定功率不變從靜止啟動后，當(dāng)汽車的加速度為2 m/s2時，速度多大?
【審題指導(dǎo)】 解答該題應(yīng)注意以下問題：
(1)汽車達(dá)到最大速度時牽引力等于阻力.
(2)勻加速運動時牽引力恒定，且可用牛頓定律求出.
(3)勻加速運動結(jié)束時汽車達(dá)到額定功率.
【答案】 (1)10 m/s(2)13.4 s(3)3.3 m/s
規(guī)律總結(jié)：機(jī)車啟動問題的求法
1.機(jī)車的最大速度vm的求法：機(jī)車達(dá)到勻速前進(jìn)時速度最大，此時牽引力F等于阻力Ff，故
五、功率問題的實際應(yīng)用
例：跳繩是一種健身運動，設(shè)某運動員的質(zhì)量為50 kg，他每分鐘跳180個，假定在每次跳躍中，腳與地面的接觸時間占跳躍一次所需時間的2/5，則該運動員跳繩時克服重力做功的平均功率是多少?(g取10 m/s2)
高中物理功率知識點
1.功
(1)功的定義：力和作用在力的方向上通過的位移的乘積。是描述力對空間積累效應(yīng)的物理量，是過程量。
定義式：W=F·s·cosθ，其中F是力，s是力的作用點位移(對地)，θ是力與位移間的夾角。
(2)功的大小的計算方法：
?、俸懔Φ墓筛鶕?jù)W=F·S·cosθ進(jìn)行計算，本公式只適用于恒力做功。②根據(jù)W=P·t，計算一段時間內(nèi)平均做功。③利用動能定理計算力的功，特別是變力所做的功。④根據(jù)功是能量轉(zhuǎn)化的量度反過來可求功。
(3)摩擦力、空氣阻力做功的計算：功的大小等于力和路程的乘積。
發(fā)生相對運動的兩物體的這一對相互摩擦力做的總功：W=fd(d是兩物體間的相對路程)，且W=Q(摩擦生熱)
2.功率
(1)功率的概念：功率是表示力做功快慢的物理量，是標(biāo)量。求功率時一定要分清是求哪個力的功率，還要分清是求平均功率還是瞬時功率。
(2)功率的計算①平均功率：P=W/t(定義式)表示時間t內(nèi)的平均功率，不管是恒力做功，還是變力做功，都適用。②瞬時功率：P=F·v·cosα P和v分別表示t時刻的功率和速度，α為兩者間的夾角。
(3)額定功率與實際功率：額定功率：發(fā)動機(jī)正常工作時的最大功率。實際功率：發(fā)動機(jī)實際輸出的功率，它可以小于額定功率，但不能長時間超過額定功率。
(4)交通工具的啟動問題通常說的機(jī)車的功率或發(fā)動機(jī)的功率實際是指其牽引力的功率。
?、僖院愣üβ蔖啟動：機(jī)車的運動過程是先作加速度減小的加速運動，后以最大速度vm=P/f作勻速直線運動。
?、谝院愣恳啟動：機(jī)車先作勻加速運動，當(dāng)功率增大到額定功率時速度為v1=P/F，而后開始作加速度減小的加速運動，最后以最大速度vm=P/f作勻速直線運動。
3.動能：物體由于運動而具有的能量叫做動能。表達(dá)式：Ek=mv2/2
(1)動能是描述物體運動狀態(tài)的物理量。
(2)動能和動量的區(qū)別和聯(lián)系
?、賱幽苁菢?biāo)量，動量是矢量，動量改變，動能不一定改變;動能改變，動量一定改變。
?、趦烧叩奈锢硪饬x不同：動能和功相聯(lián)系，動能的變化用功來量度;動量和沖量相聯(lián)系，動量的變化用沖量來量度。③兩者之間的大小關(guān)系為EK=P2/2m
★★★★4.動能定理：外力對物體所做的總功等于物體動能的變化。
表達(dá)式：
(1)動能定理的表達(dá)式是在物體受恒力作用且做直線運動的情況下得出的。但它也適用于變力及物體作曲線運動的情況。(2)功和動能都是標(biāo)量，不能利用矢量法則分解，故動能定理無分量式。
(3)應(yīng)用動能定理只考慮初、末狀態(tài)，沒有守恒條件的限制，也不受力的性質(zhì)和物理過程的變化的影響。所以，凡涉及力和位移，而不涉及力的作用時間的動力學(xué)問題，都可以用動能定理分析和解答，而且一般都比用牛頓運動定律和機(jī)械能守恒定律簡捷。
(4)當(dāng)物體的運動是由幾個物理過程所組成，又不需要研究過程的中間狀態(tài)時，可以把這幾個物理過程看作一個整體進(jìn)行研究，從而避開每個運動過程的具體細(xì)節(jié)，具有過程簡明、方法巧妙、運算量小等優(yōu)點。
5.重力勢能
(1)定義：地球上的物體具有跟它的高度有關(guān)的能量，叫做重力勢能。
?、僦亓菽苁堑厍蚝臀矬w組成的系統(tǒng)共有的，而不是物體單獨具有的。②重力勢能的大小和零勢能面的選取有關(guān)。③重力勢能是標(biāo)量，但有"+"、"-"之分。
(2)重力做功的特點：重力做功只決定于初、末位置間的高度差，與物體的運動路徑無關(guān)。WG=mgh。
(3)做功跟重力勢能改變的關(guān)系：重力做功等于重力勢能增量的負(fù)值。即：
6.彈性勢能：物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能量。
★★★7.機(jī)械能守恒定律
(1)動能和勢能(重力勢能、彈性勢能)統(tǒng)稱為機(jī)械能，E=Ek+Ep。
(2)機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容：在只有重力(和彈簧彈力)做功的情形下，物體動能和重力勢能(及彈性勢能)發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變。
(3)機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式
(4)系統(tǒng)機(jī)械能守恒的三種表示方式：
?、傧到y(tǒng)初態(tài)的總機(jī)械能E1等于末態(tài)的總機(jī)械能E2，即E1=E2
?、谙到y(tǒng)減少的總重力勢能ΔEP減等于系統(tǒng)增加的總動能ΔEK增，即ΔEP減=ΔEK增
?、廴粝到y(tǒng)只有A、B兩物體，則A物體減少的機(jī)械能等于B物體增加的機(jī)械能，即ΔEA減=ΔEB增
[注意]解題時究竟選取哪一種表達(dá)形式，應(yīng)根據(jù)題意靈活選取;需注意的是：選用①式時，必須規(guī)定零勢能參考面，而選用②式和③式時，可以不規(guī)定零勢能參考面，但必須分清能量的減少量和增加量。
(5)判斷機(jī)械能是否守恒的方法
?、儆米龉砼袛啵悍治鑫矬w或物體受力情況(包括內(nèi)力和外力)，明確各力做功的情況，若對物體或系統(tǒng)只有重力或彈簧彈力做功，沒有其他力做功或其他力做功的代數(shù)和為零，則機(jī)械能守恒。
②用能量轉(zhuǎn)化來判定：若物體系中只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化而無機(jī)械能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化，則物體系統(tǒng)機(jī)械能守恒。
?、蹖σ恍├K子突然繃緊，物體間非彈性碰撞等問題，除非題目特別說明，機(jī)械能必定不守恒，完全非彈性碰撞過程機(jī)械能也不守恒。
8.功能關(guān)系
(1)當(dāng)只有重力(或彈簧彈力)做功時，物體的機(jī)械能守恒。
(2)重力對物體做的功等于物體重力勢能的減少：WG=Ep1-Ep2。
(3)合外力對物體所做的功等于物體動能的變化：W合=Ek2-Ek1(動能定理)
(4)除了重力(或彈簧彈力)之外的力對物體所做的功等于物體機(jī)械能的變化：WF=E2-E1
9.能量和動量的綜合運用
動量與能量的綜合問題，是高中力學(xué)最重要的綜合問題，也是難度較大的問題。分析這類問題時，應(yīng)首先建立清晰的物理圖景，抽象出物理模型，選擇物理規(guī)律，建立方程進(jìn)行求解。這一部分的主要模型是碰撞。而碰撞過程，一般都遵從動量守恒定律，但機(jī)械能不一定守恒，對彈性碰撞就守恒，非彈性碰撞就不守恒，總的能量是守恒的，對于碰撞過程的能量要分析物體間的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)換。從而建立碰撞過程的能量關(guān)系方程。根據(jù)動量守恒定律和能量關(guān)系分別建立方程，兩者聯(lián)立進(jìn)行求解，是這一部分常用的解決物理問題的方法。
高中物理解題方法
1、直線運動問題
題型概述：直線運動問題是高考的熱點，可以單獨考查，也可以與其他知識綜合考查.單獨考查若出現(xiàn)在選擇題中，則重在考查基本概念，且常與圖像結(jié)合;在計算題中常出現(xiàn)在第一個小題，難度為中等，常見形式為單體多過程問題和追及相遇問題.
思維模板：解圖像類問題關(guān)鍵在于將圖像與物理過程對應(yīng)起來，通過圖像的坐標(biāo)軸、關(guān)鍵點、斜率、面積等信息，對運動過程進(jìn)行分析，從而解決問題;對單體多過程問題和追及相遇問題應(yīng)按順序逐步分析，再根據(jù)前后過程之間、兩個物體之間的聯(lián)系列出相應(yīng)的方程，從而分析求解，前后過程的聯(lián)系主要是速度關(guān)系，兩個物體間的聯(lián)系主要是位移關(guān)系.
2、物體的動態(tài)平衡問題
題型概述：物體的動態(tài)平衡問題是指物體始終處于平衡狀態(tài)，但受力不斷發(fā)生變化的問題.物體的動態(tài)平衡問題一般是三個力作用下的平衡問題，但有時也可將分析三力平衡的方法推廣到四個力作用下的動態(tài)平衡問題.
思維模板：常用的思維方法有兩種
(1)解析法：解決此類問題可以根據(jù)平衡條件列出方程，由所列方程分析受力變化;
(2)圖解法：根據(jù)平衡條件畫出力的合成或分解圖，根據(jù)圖像分析力的變化.
3、運動的合成與分解問題
題型概述：運動的合成與分解問題常見的模型有兩類.一是繩(桿)末端速度分解的問題，二是小船過河的問題，兩類問題的關(guān)鍵都在于速度的合成與分解.
思維模板：(1)在繩(桿)末端速度分解問題中，要注意物體的實際速度一定是合速度，分解時兩個分速度的方向應(yīng)取繩(桿)的方向和垂直繩(桿)的方向;如果有兩個物體通過繩(桿)相連，則兩個物體沿繩(桿)方向速度相等.
(2)小船過河時，同時參與兩個運動，一是小船相對于水的運動，二是小船隨著水一起運動，分析時可以用平行四邊形定則，也可以用正交分解法，有些問題可以用解析法分析，有些問題則需要用圖解法分析.
4、拋體運動問題
題型概述：拋體運動包括平拋運動和斜拋運動，不管是平拋運動還是斜拋運動，研究方法都是采用正交分解法，一般是將速度分解到水平和豎直兩個方向上.
思維模板：(1)平拋運動物體在水平方向做勻速直線運動，在豎直方向做勻加速直線運動，其位移滿足x=v0t，y=gt2/2，速度滿足vx=v0,vy=gt;
(2)斜拋運動物體在豎直方向上做上拋(或下拋)運動，在水平方向做勻速直線運動，在兩個方向上分別列相應(yīng)的運動方程求解
5、圓周運動問題
題型概述：圓周運動問題按照受力情況可分為水平面內(nèi)的圓周運動和豎直面內(nèi)的圓周運動，按其運動性質(zhì)可分為勻速圓周運動和變速圓周運動.水平面內(nèi)的圓周運動多為勻速圓周運動，豎直面內(nèi)的圓周運動一般為變速圓周運動.對水平面內(nèi)的圓周運動重在考查向心力的供求關(guān)系及臨界問題，而豎直面內(nèi)的圓周運動則重在考查最高點的受力情況.
思維模板：
(1)對圓周運動，應(yīng)先分析物體是否做勻速圓周運動，若是，則物體所受的合外力等于向心力，由F合=mv2/r=mrω2列方程求解即可;若物體的運動不是勻速圓周運動，則應(yīng)將物體所受的力進(jìn)行正交分解，物體在指向圓心方向上的合力等于向心力.
(2)豎直面內(nèi)的圓周運動可以分為三個模型：①繩模型：只能對物體提供指向圓心的彈力，能通過最高點的臨界態(tài)為重力等于向心力;②桿模型：可以提供指向圓心或背離圓心的力，能通過最高點的臨界態(tài)是速度為零;③外軌模型：只能提供背離圓心方向的力，物體在最高點時，若v<(gR)1/2，沿軌道做圓周運動，若v≥(gR)1/2，離開軌道做拋體運動.
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