教科版八年级物理下册11.3第2课时 功率

3. 功功率
第2课时功率
【教学目标】
一、知识与技能
1.知道功率的概念,能用功率的计算公式进行简单的计算.
2.了解功的原理，知道使用任何机械都不能省功.
二、过程与方法
1.通过实例结合已学的物理规律理解功率的物理意义和概念.
2.学会如何比较功率的大小，掌握功率的计算公式Ｐ＝Ｗ/ｔ和Ｐ＝F·ｖ.
3.通过大量的实例结合已学的物理规律认识功的原理.
三、情感、态度与价值观具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理，有将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识.
【教学重点】功率的计算.
【教学难点】理解功率的物理意义；功的原理的认识.
【教具准备】多媒体课件
【教学课时】1课时
【巩固复习】
教师引导学生复习上一节内容，并讲解学生所做的课后作业（教师可针对性地挑选部分难题讲解），加强学生对知识的巩固.
【新课引入】
师小明和他爸爸一起搬砖，小明干得非常火热.小明要和他爸爸比赛，楼脚地面放有两堆相同的砖块（40块，每块重约50N.），小明一次最多搬起4块，爸爸一次可以搬起8块，结果爸爸用了20分钟，小明用了30分钟才搬完了.同学们想一想，小明和爸爸做功相同吗？谁赢了？为什么呢？
生：一样多，爸爸赢了.因为搬一样多的砖块到相同的高度，对砖块做功相同，小明用的时间多，爸爸耗费的时间少，所以，小明做功慢，爸爸做功快.
师大家分析很好，由此可见，做功有快慢之分，这正是我们今天要探究的问题，如何描述做功的快慢.
【进行新课】
功率
1.功率的定义式和功率大小的比较
师刚才，我们分析了做相同多的功，比较所用的时间的长短，就可以判断做功的快慢，即用的时间越少，做功就越快；再看一种情况，如果20min内小明搬了30块砖到楼上，他爸爸搬了40块砖到楼上，那谁做功快呢？为什么？
生：爸爸做功快.因为爸爸做功多，小明做功少.
师可见，相同时间，比较做功的多少，可以看出做功的快慢，即相同时间内做功多的，表明做功就快，反之，做功少的做功慢.
师那如果这种情况，又如何比较呢？（多媒体展示问题）
问题：10min小明搬完20块砖到楼上，6min爸爸搬完18块砖到楼上，谁做功快呢？
学生积极发言，有的说小明做功快，有的说爸爸做功快，各抒己见（讨论非常激烈）.
师（引导、启发学生）请大家回忆，前面我们学习哪些比较快慢的物理量，如何定义的，有何特点？
生：描述运动的快慢用速度表示.用通过的路程与所用的时间的比值来定义速度，比值越大，运动越快，速度越大.
师同学们说的正确，我们不妨也采用这种方法，用做的功与所用的时间的比值来定义.因此，描述做功的快慢用功率表示.注意：做功快慢与运动快慢的类比（用多媒体展示）
总结：
1.功率是表示物体做功快慢的物理量.
2.功率的定义：功与做功所用时间之比叫做功率.
3.功率的定义式：P=W/t
2.功率的单位“瓦”
师功率的单位由功的单位和时间的单位组合而成.在国际单位制中，功的单位是焦耳，时间的单位是秒，则功率的单位是焦耳每秒.功率的单位有个专门的名称叫做“瓦特”，简称瓦，用符号Ｗ表示，正体书写作为单位；要注意，功作为物理量也是用Ｗ表示，但必须是斜体.这一点，书写时要区别.另外，工程技术上，功率的单位还有：千瓦（ｋＷ）、兆瓦（ＭＷ），它们之间的换算关系：1ｋＷ＝103Ｗ，1ＭＷ＝106Ｗ
师功率：1瓦表示的物理意义是物体在1秒钟内完成的功是1焦.同学们，你想了解我们身边的一些运动物体的功率多大吗？
学生思考、讨论，并发表看法.教师也可以参与讨论，并举一些大家熟悉的例子，引导学生课后通过上网搜集一些相关资料.
3.功率的计算
师下面，我们看看如何计算物体的功率.
例题1 （浙江宁波中考）利用如图所示的装置，工人用力F把重为100N 的物体以0.2m/s的速度匀速提升6m.若不计绳重和摩擦，则这一过程中（）
A.拉力F的大小为50N
B.绳子自由端的速度为0.4m/s
C.拉力F所做的功为600J
D.拉力F的功率为10W
解析：A.使用的是定滑轮，不能省力，不计摩擦，拉力F=G=100N，所以A错误；
B.使用的是定滑轮，绳子自由端的速度与物体的速度相同为0.2m/s，所以B错误；
C.拉力F所做的功W=Fs=100N×6m=600J，所以C正确；
D.拉力F的功率P=Fv=100N×0.2m/s=20W，所以D错误.
答案：C
例题2 在今年的抗旱工作中，某单位帮助一个扶贫村打了一口地下水井，并在地面上修建了一个深2m，能储存30ｔ水的水池.已知水井中的水面距离水池进水口的竖直距离是30m.（ｇ取10N／kg）
求：（1）将30ｔ水从井里刚好抽到水池里，抽水机对水做的功.
（2）水池装满水后，水对池底的压强.
（3）将30ｔ的水从井中抽到水池中需要1ｈ，则这台抽水机的功率不得低于多少瓦？
解析：本题是一道综合性较强的题目，不仅涉及了功和功率的计算，还涉及了液体压强的计算，在分析本题时，应从以下三点入手：（1）知道水的质量，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求抽水机对水做的功；（2）水池装满水后，知道水深，利用液体压强公式求水对池底的压强；（3）知道抽水机抽水的时间，再利用功率公式求抽水机的功率.
解：（1）水的质量：m＝30ｔ＝30×103kg＝3×104kg水受到的重力：Ｇ＝mｇ＝3×104kg×10N／kg＝3×105N抽水机对水做的功：Ｗ＝Ｇｈ＝3×105N×30m ＝9×106J
（2）水池中水深ｈ＝2m，则水对池底的压强：ｐ＝ρｇｈ＝1.0×103kg／m3×
10N／kg×2m＝2×104Ｐａ
（3）抽水机抽水的时间ｔ＝1ｈ＝3600s，则抽水机的功率至少是Ｐ＝Ｗ/ｔ＝9×106J/3600s＝2500Ｗ教师给学生推导功率的计算公式Ｐ＝Fｖ：当物体在力F的作用下，以速度ｖ做匀速直线运动时，由Ｗ＝Fs，ｖ＝s/ｔ可得公式Ｐ＝Fｖ.教师总结公式Ｐ＝F·ｖ表示的物理意义.
师（1）当物体的功率一定时，它受到的牵引力越大，速度越小.
（2）当物体的牵引力一定时，功率与速度成正比.
（3）当物体速度一定时，牵引力越大，它的功率越大.
例题3 某汽车在平直公路上做匀速直线运动，已知其水平牵引力大小恒为F，运行速度为ｖ，问：（1）此时汽车牵引力F的功率为多少？（2）如果汽车发动机的实际输出功率是90ｋＷ，匀速行驶速度是30m/s，汽车受到的阻力是多少？
解：（1）在一段时间ｔ内，汽车行驶的距离s＝ｖｔ，水平牵引力做功Ｗ＝Fs＝Fｖｔ，牵引力做功的功率Ｐ＝Ｗ/ｔ＝Fｖｔ/ｔ＝Fｖ.
（2）Ｐ＝90ｋＷ＝9×104Ｗ，ｖ＝30m／s,由Ｐ＝Fｖ得，F＝Ｐ/ｖ＝9×104Ｗ／(30m/s)＝3×103N.,因为汽车在水平路上匀速行驶，故牵引力与阻力二力平衡，所以阻力ｆ＝F＝3×103N.
功的原理
师使用杠杆、滑轮这些简单机械有的能够省力，有的能够省距离，有没有机械能省功呢？
引导学生回顾定滑轮、动滑轮、滑轮组的特点，同时用多媒体展示：
1.定滑轮实质是一个等臂杠杆,使用时既不省力，也不省距离，但可以改变力的作用方向.
2.动滑轮实质是一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆，不能改变动力方向，可以省一半的力，但要多移动一倍的距离.
3.滑轮组：拉力F、物重G与绳子股数n的关系：F＝G/ｎ；物体移动的距离ｈ、自由端移动的距离s与绳子股数ｎ的关系：s＝ｎｈ.
师定滑轮、动滑轮、滑轮组能省功吗？
生：不能.
师生共同分析杠杆做功时一样不能省功.
总结：
1.使用机械不能省功，这个结论叫做功的原理.
2.功的原理对任何机械都适用.
师使用任何机械都不省功，为什么人们还要使用机械呢？
生：可以省力，或省距离，或改变动力的方向，使用方便等好处.
【教师结束语】
通过这节课的类比方法学习，大家收获确实不少，我们理解了功率的概念，明白了物理学中描述快慢的物理量的定义方法，知道了功率的物理意义.同时还了解了功的原理，知道使用任何机械都不能省功.好，谢谢大家！
【课后作业】
完成练习册中本课时对应练习
教材习题解答
自我评价
1.力学里做功的两个要素是作用在物体上的力F和物体在力的方向上移动的距离s.
2.小聪没做功.【解析】因为物理学中做功包括两个必要因素，一是作用在物体上的力，二是在力的方向上移动的距离，缺一不可.小聪用了很大的力没有搬动桌子，就是在力的方向是没有移动距离，故小聪没有做功.
3.1000 J【解析】搬箱子用力的方向竖直向上，力的大小等于箱子的重力G=100 N，在力的方向上移动的距离为h=10 m.根据功的公式W=Fs得W=Fs=Gh=100 N×10 m=1000 J.
4.小聪的功率更大一些.【解析】功率是描述做功快慢的物理量，功率的大小决定于功和时间，小聪和小明搬质量相等的书所用的力大小相等，在力的方向上通过的距离也相等，故小聪和小明每人搬一捆质量相等的书所做的功相等.而小明用了60 s，小聪只用了40 s，根据P=W/t知，小聪的功率更大一些.
在帮助学生理解功率的概念时，可以由速度的定义来类比分析，引出描述做
功快慢的物理量.也可以让学生由平时生活中表示某个快慢的事例入手，如小学时练习写字的快慢等等，总之，让学生自己去领悟它的实质，促进学生更加深入理解功率是所做的功与完成功所用时间共同决定的.这样更能充分发挥学生的学习主动性、积极性、让学生体会到物理并不难学.对于功的原理，老师不要做过高的要求，在后续的学习中慢慢加深对其理解.。