主題二功和能

第一節功功率教學設計案例

課程內容第一節功功率

課程類型啟發講授課課時2學時

本節主要讓學生理解功的概念，知道做功的兩個必要因素，知道計算

教材內容功的大小的普遍公式，并能利用公式進行簡單計算，了解正功與負功的物

分析理意義。理解功率的概念，知道功率與速度的關系，能用公式進行簡單計

算，并能用其解釋生產、生活中的相關現象。

學生在初中就學習過功和功率的概念，但只是力與位移方向一致的

學情分析情況。現在我們要學習功的普遍公式、負功的物理意義、合力做功的計算

方法、功率與速度的關系等內容。

1.理解功、功率等物理概念，知道計算功的大小的普遍公式，了解

正功與負功的物理意義，知道功率與速度的關系，能利用相關公式進行簡

單計算，鞏固“做功與能量轉化有關”“力作用在物體上，并使物體在力

的方向上發生了位移，則力對物體做了功”等觀念，形成“功的大小與力

和位移的夾角有關”“在動力機械功率不變的條件下，輸出的牽引力與速

度成反比”等觀念，能用其解釋生產、生活中的相關現象。

2.了解定義功的乘積定義法、定義功率的比值定義法。了解計算功

教學目標的大小時使用的分析法，了解研究功率與速度的關系時使用的演繹法等，

增強科學論證等核心素養。

3.通過課后研究變速自行車的齒輪組合方式、測量人體產生的最大

功率等實踐活動，增強技術運用、探究設計等核心素養，提高工程思維能

力。

4.通過課后實踐活動，發展工匠精神和合作交流等素養。了解我國

C919大型客機、三峽升船機等科技成就，增強民族自豪感和科技傳承的

使命感。

讓學生了解功的普遍公式及合力做功的計算方法、建構正功與負功

教學重點

的概念、了解動力機械的功率與速度的關系。

教學難點分析功的普遍公式、建構負功的概念、了解功率與速度的關系。

讓學生通過自主學習與合作學習了解新知識，形成新觀念，提高實驗

教學策略

觀察能力，受到科學方法熏陶。

主要教法啟發式講授

主要學法傾聽、思考、討論，合作學習

教學資源多媒體課件展示系統等。

課堂實施

教學

教學內容教師活動學生活動設計意圖

環節

1.勻速向上運動的物體與靜止的物體1.安排對教材和教讓學生通

有什么不同？學生進行學視頻進行過課前自

2.怎樣才是力對物體做功？預習（閱學習和思主學習，

3.什么是乘積定義法？讀教材、考，并與同發現自己

4.恒力對物體做功的普遍公式是什觀看老師學討論其中不理解的

么？提供的微發現的問問題，準

5.分析恒力做功的大小與力和位移間課視頻）。題，將疑問備到課堂

課前夾角的關系，共有幾種情形？2.就學反饋給老上與同學

準備6.什么是分析法？生提出的師。討論，與

7.如何計算合力做的功？問題進行老師交

8.什么是功率？有針對性流，解決

9.功率與速度有什么關系？地備課，疑問。

準備在課

堂上學生

討論時給

予指導。

新創設情境：展示圖思考激發學生

課在建筑工地上，經常可以看到起片、提問：學習動

引重機將裝滿了混凝土的料斗提升這兩種情力，明確

入到高處，再運送到各個施工現場形有什么學習目標

的情景。其他方面

起重機將料斗向上勻速吊起和將的不同？

料斗靜止地吊在半空中，這兩種

情形中料斗的運動方式雖然不

同，但是受力情況卻是相同的，都

受到相同的重力和拉力。

新在初中物理中，我們已經學過有講述傾聽回顧初中

課關功的初步知識。一個物體受到所學，注

教力的作用，如果在力的方向上發意知識銜

學生了一段位移，就說這個力對物接。

課堂

體做了功。

實施

W=Fs

這種定義物理量的方法是乘積定講述傾聽讓學生了

義法。解乘積定

用兩個或多個物理量相乘來定義義法。

新物理量的方法，稱為乘積定義

法，它是一種數學方法。

力和物體在力的方向上發生的位分析做功傾聽、理解、分析做功

移，是做功的兩個不可缺少的因的兩個要記憶的兩個要

素。例如，一個小球在光滑的水平素，并舉素，為下

面上做勻速直線運動，因為小球例說明。面引出做

在位移方向上沒有受力，所以，沒功的普遍

有力對小球做功；再如，某人提著公式做準

一桶水站著不動，雖然用了力，但備。

在力的方向上沒有位移，所以他

也沒有做功。

起重機在向上勻速吊起料斗時對講述，回傾聽、理解讓學生鞏

料斗做了功，做功對應著某種形應“情境固能量觀

式的能量轉化，即要消耗能量；當與問題”念。

起重機靜止地將料斗吊在半空中中的問

時，雖然拉力相同，但是起重機沒題。

有對料斗做功，因此不消耗能量。

在實際生產、生活中，物體的位移展示圖傾聽、理解、讓學生了

方向并不總是跟力的方向相同。片、分析記憶解力對物

當力F的方向跟位移s的方向成推導出力體做功的

某一角度a時，力對物體做功的對物體做普遍公

計算方法：功的普遍式。

W=Fscosa公式。

分析恒力做功的大小與力和講解、分傾聽、理解、讓學生了

位移間夾角的關系，共有以下幾析恒力做記憶解恒力做

種情形：功的各種功的各種

當a=0時，cosa=LW=情形。情形。

Fs,力和位移方向相同，力對物體

做正功。

當0<a<90°時，cosa>0,

W為正值，力對物體做正功。

當a=90°時，cosa=0,W

=0,力和位移方向垂直，力對物

體不做功。

當90°<a<180°時，cosa

<0,W為負值，力對物體做負功。

當a=180°時，cosa=—1,W=

~Fs,力和位移方向相反，力對物

體做負功。

【思維與方法】分析法講述傾聽讓學生了

分析法就是把研究對象分解為各解分析

個組成部分和要素，然后分別加法。

以研究，從而揭示事物的屬性和

本質的方法。

一個力對物體做負功，表示這個講解負功傾聽、理解讓學生了

力阻礙物體的運動。因此，當力對的物理意解負功的

物體做負功時，我們常說物體克義。物理意

服這個力做功。例如，當摩擦力對義。

物體做負功時，也可以說物體克

服摩擦力做功。

如果公式W=Fscosa中的廠是幾講解傾聽、理解、讓學生了

個力的合力，那么a就是合力方記憶解合力做

向與物體位移方向間的夾角，W就功的計算

是合力做的功。通過分析可以證方法。

明，合力做的功等于各個分力做

功的代數和。

示例1一個質量為150kg的小展示圖傾聽、觀看、讓學生了

車，受到與水平方向成37°角斜片、講解理解、記憶解運用功

向上方的500N的拉力，與地面間運用功的的定義式

的摩擦力為100N,在水平地面上定義式解解決實際

移動的距離為5m。求合力對物體決實際問問題的方

做的功。題的方法。

分析小車在水平地面上移動法。

時，受到重力G、支持力八、拉

力尸和摩擦力/四個力的作用，

如圖所示。由于重力G、支持力FN

的方向與小車的位移方向垂直，

不做功，因此合力做的功就是拉

力尸和摩擦力與做功的代數和。

解拉力做的功

W=FsCOsa=500X5Xcos3rJ

心2000J

摩擦力做的功

Wpf=-Ff5=-100X5J=

-500J

合力做的功

W^=WF+Wpf=(2000-500)J

=1500J

不同物體做相同的功，所用講述功率傾聽、理解、讓學生鞏

的時間往往不同。例如，一臺起重的概念及記憶固功率的

機能在100s內把1t貨物從地面其物理意概念及其

提升到樓頂，而另一臺起重機只義。物理意

需50s就能做相同的功。那么就義。

可以說，這兩臺起重機做功的快

慢不相同。如何描述一個力做功

的快慢程度呢？

在物理學中，把一個力所做

的功W跟完成這些功所用時間t

的比值，稱為功率。用P表示功

率，則有

t

電動機、內燃機(包括柴油機、汽講述生產傾聽、理解、讓學生了

油機等)等動力機械都標有額定生活中功記憶解生產生

功率，這是其在正常條件下可以活中功率

長時間工作的功率，其實際輸出率概念的概念的應

功率往往小于這個數值。例如，某應用。用。

汽車發動機的額定功率是100

kW,但在平直公路上中速行駛時，

發動機實際輸出的功率只有20

kW左右。在特殊情況下，例如在

爬陡坡或穿越障礙時，司機通過

將加速踏板踩到底，將供油量增

至最大，可以使發動機實際輸出

的功率大于額定功率，但這種超

負荷的狀態會損傷發動機，因此

要盡量避免這種操作。

把代入功率的公式，可得講解、演傾聽、理解、讓學生了

WFss繹推理功記憶解功率與

P=一=——，因為D=所以

ttt率與速度速度的關

P=Fv的關系。系。

汽車發動機產生的動力通過變速講解此公傾聽、理解、讓學生了

箱中的齒輪傳遞到車輪，司機可式在生產記憶解規律的

以通過換擋來選擇使用不同的齒生活中的應用。

輪組。因為發動機的最大輸出功實際應

率是固定的，所以汽車在從靜止用。

起動或長距離上坡時，司機一般

都使用低速擋，來獲得較大的牽

引力。汽車在平直公路上高速行

駛時，受到的阻力較小，需要的牽

引力也較小，這時就可以使用高

速擋。

然而，在發動機功率一定時，通過

減小速度提高牽引力或通過減小

牽引力而提高速度，效果都是有

限的。所以，要達到更高速度和獲

得更大牽引力，必須提高發動機

的額定功率，這就是高速列車、大

型載重汽車、運載火箭等都需要

大功率發動機的原因。

學生自主學習，了解C919大型客組織學生閱讀、討論、讓學生增

機。自主學質疑等。強家國情

習、巡視、懷。

指導、答

疑。

示例2一輛“解放”牌汽車發動講解運用傾聽、觀看、讓學生了

機的額定功率是6.0xl()4w,在水功率公式理解、記憶解運用功

平路面上行駛時受到的阻力是解決實際率公式解

1.8X103N,求發動機在額定功率問題的方決實際問

時汽車勻速行駛的速度。在同樣法。題的方

的阻力下，如果行駛速度只有54法。

km/h,發動機輸出的實際功率是

多少？

分析汽車勻速行駛時，牽

引力和阻力相等。根據發動機的

額定功率和牽引力，利用公式尸=

Fv即可求出速度。在同樣的阻力

下，即汽車牽引力不變，當速度減

小時，發動機的實際輸出功率可

由公式P'=&'求出。

解當發動機以額定功率勻

速行駛時,牽引力尸=1.8x103N,

由

P=Fv

得

P6.0x104

v=—=――——--rm/s?33m/s

F1.8x1031/

在同樣的阻力下，當速度，

=54km/h=15m/s時，有

尸'=尸/=1.8x103x15W=

2.7X104W

本節的主要內容講完了，同學還組織學生向