5.3 功率 ( 新课标)
(一)引入课题
首先以提问方式复习上一节所学习的主要内容,重点是功的概念和功的物理意义.
然后提出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的?这节课我们就来研究这个问题.
(二)教学过程
1、功率
初中同学们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.我们一起讨论一些问题.
力f1对甲物体做功为w1,所用时间为t1;力f2对乙物体做功为w2,所用时间为t2,在下列条件下,哪个力做功快?
a.w1=w2,t1>t2; b.w1=w2,t1<t2;
c.w1>w2,t1=t2; d.w1<w2,t1=t2.
上述条件下,哪个力做功快的问题学生都能作出判断,其实都是根据w/t这一比值进行分析判断的.让学生把这个意思说出来,然后总结并板书如下:
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.如果用w表示功,t表示完成这些功所用的时间,p表示功率,则:
p=w/t
明确告诉学生上式即为功率的定义式,然后说明p的单位,w用j、t用s作单位,p的单位为j/s,称为瓦特,符号为w.最后分析并说明功率是标量.
接下来着重说明,功率的大小与单位时间内力所做的功为等值.
至此,再将功的定义式与速度v的定义式作类比,使学生理解,虽然研究的是不同性质的问题,但是研究方法是相同的(同时也为后面讲瞬时功率做了些准备).然后提出问题,与学生一起讨论功率的物理意义.
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?
在学生说出做功过程是能量转化过程之后,立即启发:那么做功快慢恰能表明能量转化的快慢吗?因此,应该将功率理解为是描述做功过程中能量转化快慢的物理量,并将这一认识进行板书.
2、平均功率与瞬时功率
举例:一个质量是1.0kg的物体,从地面上方20m高处开始做自由落体运动,第1s时间内下落的位移是多少?(与学生一块算出是5m,g取10m/s2)这1s内重力对物体做多少功?(与学生一起算出w1=50j)第2s时间内物体下落的位移是多少?(15m)这1s内重力对物体做多少功?(w2=150j)前1s和后1s重力对物体做功的功率各是多大?(p1=50w,p2=150w)这2s时间内重力对物体做功的功率是多大?(p=100w)
指出即使是同一个力对物体做功,在不同时间内做功的功率也可能是有变化的.因而,用p=w/t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.板书如下:
(1)平均功率:
p=w/t
(2)瞬时功率
为了比较细致地表示出每时每刻的做功快慢,引入了瞬时功率的概念,即瞬时功率是表示某个瞬时做功快慢的物理量.
提出瞬时功率如何计算的问题后,作如下推导:
一段较短时间内的平均功率可以写成如下公式:
p=w/t=w = fs/ t, 而s/t=v
所以:p= fv
当t值足够小时,v就表示某一时刻的瞬时速度,所以这时p就表示该时刻的瞬时功率.
因此 p=fv 就是瞬时功率计算公式
讨论:
①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.此情况下,任意一段时间内的平均功率与任一瞬时的瞬时功率都是相同的.