1、第3节是关于功率的内容, 这一节处在普通高中物理课程标准里面共同必修模块的物理2中, 在第一个二级主题“机械能和能源”所包含的范围之内。并且在内容标准这一方面，与这节有关的条目是: “需要去理解功和功率这两个概念, 同时要关心在生活和生产当中见到的常见机械的功率大小以及它们所具有的意义。
”。
功率的这个概念是源于咱们的生产和生活里头, 关于功率的知识属于是对机械功这个概念的一个进一步的延伸, 在咱们实际的生产过程还有日常生活当中, 用到功率的例子是非常多的, 而且范围又特别地宽泛, 再加上功率和力之间的关系、功率和速度之间的关系, 它们是起到了一种联系实际的现实生活还有科学实践的纽带这样的作用, 所以在教学的过程当中是可以好好地利用这样的一个优势来让那些看起来特别抽象的物理概念变得很有实际意义的, 最后还能发展一下学生去运用自己所学到的知识来解决实际问题的能力, 并且帮助他们树立正确的价值观。
本节的教学重点在于要让学生确切地理解功率的概念, 会进行功率的计算, 会利用功率与力的关系、功率与速度的关系来去分析那个公式P=Fv。
2、当汽车发动机的功率保持一个固定的数值不动的时候, 牵引力的大小和速度变化之间存在着一种对应的联系；大家可以根据自己的理解动手去计划一个实验项目, 这个项目的目标是对人类在进行某一类特定身体活动时所消耗的功率大小进行测量操作。
这个例题的教学, 不仅可以让学生学会使用基本公式来进行计算, 而且还可以增进学生对平均功率和瞬时功率的理解。分析机动车起动问题的过程, 有利于学生养成分析物理过程的习惯, 同时也能培养学生的逻辑思维能力, 以及综合运用动力学知识和功率概念来分析和解决问题的能力, 避免出现简单地套用公式这种状况。
在建立“功率”这个概念时候, 可以让学生在通过学习物理研究方法的过程中, 体会到运用比值的方法来建立新的物理概念, 从而使学生学会思考问题。
另外，通过充分利用书中的插图, 并且联系生活中的实例来进行教学, 引导学生去认识物理和社会生活之间的密切联系, 让学生感受到物理知识在生活中无处不在, 也在无时无刻不在影响着我们的生活, 这样就可以激发学生学习。
3、激发对物理这门学科的兴趣所在；通过由学生来亲自设计一个去测量人在做功方面功率的实验操作环节, 从而达成把学到的东西用到实际中去的那个目的, 并且在此过程中去培养这样一种能力, 这种能力是学生利用科学知识来解决在现实社会中遇到的那些实际问题的本事。
【教学目标】涉及到知识和技能这一块1要知道功率这个概念它在物理学里面的意义是什么, 还要知道它的定义公式长什么样, 以及它所使用的单位是什么。
2要去理解那个导出式的P等于Fv它本身的物理意义在哪里, 同时还要掌握着去怎么使用它, 能够借助于这两个跟功率有关的公式来解释出现在我们周围的现象, 还能够进行相关的数值计算工作。
大家要把平均功率和瞬时功率这两个概念给理解清楚, 同时也要弄清楚平均功率、瞬时功率、额定功率以及实际功率这四个东西它们之间到底有什么区别, 又有什么联系。
在过程和方法方面, 第一点是要通过具体的实例去体验功率这个概念是怎么一步步形成的, 也要明白功率在实际生活中有什么样的意义, 还要通过对功率定义的推导学习过程, 体会到运用比值的方法来建立物理概念的那种方式。第二点是学会去求解各种不同的功率。
第三点是能灵活运用功率的不同表达式, 以此来分析和解决那些关于动力机械运动的问题。关于情感态度与价值观方面, 要求学生在日常学习过程中逐渐养成一个习惯, 也就是针对各种具体情况分别进行处理和分析, 同时还要注意保持思维的严密性。
4、提高学生将理论知识与实际工作结合起来, 从而能够有效解决现实当中各种具体问题的综合能力。引导学生逐步培养出这样的好习惯, 也就是在遇到问题的时候敢于把自己的看法和观点清楚地表达出来, 并且在团队活动当中善于跟其他人进行配合与交流。
本节课的教学重点内容主要包含两个方面, 第一点是让学生去深刻理解功率这个概念的具体内涵是什么。第二点是要让学生知道自己需要知道关于功率都有哪些不同的种类情况, 以及学会如何进行相关的数学计算。
这节课的教学难点部分也分为两个部分, 第一个难点是搞明白物理表达式$P=Fv$里面所蕴含的物理意义到底是什么, 并且要能够灵活运用到实际解题过程之中去。第二个难点是掌握怎么对瞬时功率这一情况进行专门计算, 以及怎么对平均功率这一情况进行专门计算。
教学时数是一课时, 准备的教学器材包括投影仪、投影片、录象资料以及
老师请大家结合自己身边的生活举出具体的例子来说明这一点, 这样做是为了引发同学们的思考空间, 让同学们从周围的生活细节中主动寻找描述做功快慢的事例, 同时也会让大家深入去想清楚机械与人力或是畜力在执行相同的功时, 彼此之间的速度差异体现在哪里。可以对学生所举的例子进行如下的猜测。
首先是, 当人们前往高楼, 比如说一共有8层的这种楼的时候, 他们选择乘坐电梯, 与选择步行相比, 速度方面是快得非常多的。
5、2、拖拉机进行耕地作业, 其速度要比牛进行耕地作业的速度快得多。3、当挖土机以及人所需要完成的挖土任务是一样的时候, 人所花费的时间要比挖土机所花费的时间长得多。4、如果是从水井里面提取水的这个情境下, 那么使用抽水机进行操作, 其效率比人工操作要快得多。
5、这里列举在生产活动和生活情景中实际发生的具体例子, 目的是让学生深刻体会到功率这个东西与生活之间以及生产之间存在密切关联, 并且是无处不在的, 研究功率这个问题具有非常重要的现实指导意义, 并且引导学生平时要注意去观察身边的物理现象, 要能够切实体会到物理知识其实就在我们身边, 以此来感悟物理规律进行研究的价值, 从而激起学生内心深处的求知欲望。
功这个东西, 它是用来衡量能量进行转化的情况的。大家对于到底做了多少功, 是非常关注的。但是, 不同的机器, 或者不同的人, 他们做这个事情的快慢, 是不一样的。
咱们可以分析一些生产方面的事儿, 工作时候的场面, 或者是展示一些那些做功有快有慢的图片。要是条件允许的话, 还可以通过多媒体的手段, 把这些画面和情形更生动地展现出来。让学生对做功的这个快慢的情形, 有这么一种更加形象、具体的认识。
6、这样做能够起到一个非常积极的效果, 那就是给后面建立起那种正确的、关于功率的认知概念, 提供出一种基础性的支撑作用。教师指出, 在建筑工地的作业现场, 会分别采用三种不同的方法, 把一吨重的货物从地面运输至三楼。第一种方法是通过搬运工分批进行搬运234范文网，这种方式需要花费三小时的时间。
第二种方法是使用一台起重机进行提升操作, 该方法只耗时一分钟。第三种方法则是使用另一台起重机来提升货物, 这种情况下仅需三十秒即可完成。在上述这三种具体情况发生时, 当货物从地面被运送到三楼时, 请读者思考这样一些问题。
第一个问题是, 如果使用不同的方式来进行操作, 那么针对货物所进行的做功情况是否保持不变? 2、所用时间不同, 三种方式中做功的快慢是否相同? 结论: 对重物所做的功相同, 但所用时间不同, 说明做功快慢不同。
说明: 通过引导学生分析有关事例, 形成初步共识: 人们选用机械来做功时, 不仅要考虑做功多少, 还要考虑机械做功的快慢。如挖掘机做功比人快；大卡车比拖拉机做功快；拖拉机耕地比牛耕地。
7、必须得快；在干活的时候, 起重吊车比搬运工人的动作要快得多；用抽水机来提水肯定比用辘轳手动打水要迅速很多, 类似的情况还有很多。去研究一下到底是谁在做功的时候更快一些, 这在现实生活里具有重要的实际意义。
通过解决一些实际问题的方式, 让学生能够有一种直观的体验, 从而弄明白做功的速度到底是有多么的不同。教师可以这样提问: 不同的机械或者物体在进行做功的时候, 有的比较快, 有的比较慢, 那么应该用什么方法来判断和衡量做功的快慢究竟是如何确定的呢?
请同学们自己思考一下, 并且试着提出一些可行的解决办法。（引导学生们进行深入的思考: 我们应该依据什么样的方式来比较不同物体在完成做功这一过程时的速度差距）在讨论的时候, 要注意去培养学生的能够进行发散思考的那种思维的能力, 以及要培养他们具备的进行分析批判的思考能力。
教师可以预测学生们也许会出现下面这样的认知方式, 第一点是可能会选择相同的时间去做事, 然后去比较谁做的功多, 谁做的功多就算是谁做得快, 第二点可能是选择让大家做一样多的功, 接着去比较时间长短, 要是谁用的时间长就说明他做得慢, 第三点也许是模仿一下速度定义的方法, 拿做功的数量和做完这些活儿花掉的时间相比, 用这个比值来给功率下定义, 至于第四点就是做一个说明, 说清楚对于学生们提出来的各种办法可能有不周到或者错误的地方, 老师应该鼓励同学们在互相交流的过程中把这些内容再补充完整。
8、把自己的认识变得完善起来。在教学过程中, 要注意引导学生进行类比, 比如去参照“速度”这样的概念, 或者是参照“加速度”概念的定义方法。通过这种方式, 来体会采用比值法定义功率这个概念的整个过程。下面开始新的课程的推进, 我们先来看第一个部分, 也就是关于功率的含义。
第一点是关于它的定义, 我们把功W与完成这些功所使用的时间t的比值, 称之为功率, 把这个内容板书下来。第二点是它的定义式, 写成P等于W除以t, 同样把定义式给板书出来。第三点是它物理意义上的解释, 它是指表示物体在做功时快慢程度的一个物理量。
然后在黑板上写下“4”这个字, 接着再另外在黑板上写下一个冒号“: ”用来表示单位。接下来, 老师邀请了一位学生, 让他能够准确无误地把定义公式里面所包含的每一个字母所对应的物理量名称以及其所使用的单位名称都完整地说出来。国际单位是瓦特这个写法, 也就是小写的w在括号里表示这种样子。
常用的单位包括千瓦，写作kw, 或者是用焦耳每秒来表示, 这个也是J除以s的样子, 这些都是要写在板书上的内容。另外, 功的单位就是焦耳, 用大写J来表示。而做这些功所用去的时间, 其单位则是秒, 用小写s来表示。
它们之间的换算关系可以写成1个千瓦就等于1000个瓦特, 同时1个瓦特也等于1个焦耳每秒, 这也是板书的内容部分。这里需要说明的是, 如果我们是用已知的几个物理相互之间进行比值计算的方法来定义出来一个全新的物理量, 那么这恰恰是建立各种物理概念非常常用的一种方法手段。
使用这样的一种方法来操作的话, 则能够使得我们进一步地揭示范畴里面那些尚未被看清的部分。
9、表述被探究对象的某些物理性质以及变化规律像我们已经研究过的速度、加速度等这些物理量, 它们就是用这种方法来进行定义的。第五点提到功率是标量, 它的含义是用来表示在去做功的那个过程里面, 能量转化的那种快慢情况的。
（这部分内容会写到板书上面去）第六点让我们来进行一些讨论和交流: 接下来要做一个小一点的实验。这个实验的做法是这样的, 你需要把一支粉笔放到一本书的封面上去, 然后呢, 你把这本书的封面给打开, 这样它自然就形成了一个斜面了, 同时要让那个粉笔开始在斜面上向下滑下去。
请同学进行仔细的分析, 在下滑的阶段里粉笔会受到几个力的作用, 哪些力会做正功, 哪些力会做负功, 又有哪些力是不会做功的, 假如斜面的倾斜角度发生了增大, 那么相关的情况会有什么样的变化, 当倾斜角度增大的时候, 功率是不是也会跟着增大, 需要特别注意的是, 第一点对不同倾斜角下的功率进行比较的时候, 应该让粉笔开始下滑的位置所在的高度保持一致, 在讨论有关功率的问题过程中必须说清楚是指明哪一个力的功率。
（2）在进行实验的时候, 大家对分析讨论部分应当保持关注。需要记住的是, 所分析的其实是某个力的平均功率这个情况。老师在这一过程中, 应该要注意引导学生对受力情况进行分解。
10、先进行受力分析, 然后再进行做功分析, 这样做是可以的, 因为我们可以利用关于功率的计算公式也就是定义式, 在理论层面开展推论和演绎工作, 这样一来就能使得我们的思考过程显得更为严密和完善。
7. 一些常见的机械做功功率, 具体包括, 第一点是汽车发动机的功率为5乘以10的4次方瓦特, 第二点是摩托车的功率大约在2乘以10的3次方瓦特左右, 第三点是喷气客机的功率大约在2乘以10的8次方瓦特左右, 第四点是人心脏跳动的功率, 其数值大约在。
1秒等于一点五瓦特, 第五点是火箭发动机的功率, 其数值约为1乘以10的13次方瓦特, 第六点是万吨巨轮的功率, 其数值在10的6次方瓦特以上, 第七点是蓝鲸游动时的功率, 可以达到350千瓦, 第八点是人的平均功率, 其数值约为1乘以10的2次方瓦特, 第九点是优秀运动员在短时间内的功率, 可以达到1000瓦特, 第二部分的内容是功率P与力F、速度v之间的关系这一板块内容作为, 板书内容, 首先是进行功率与力、速度的关系推导工作这也是作为板书内容, 由教师提出提问, 指出一部汽车在载重状态时和处于空车状态时, 都在公路上以相同的速度进行行驶, 请针对这两种情况展开讨论, 探讨汽车的输出功率是否保持相同的状态。
这是为什么呀? 我们来预测一下学生们可能会做出的回应。
11、回答可能有这些情况: 第一种情况是, 载重汽车跟地面所产生的摩擦力比较大, 因而它拥有的牵引力也更大, 因为行驶的速度是相同的, 所以在相同的时间之内, 载重车辆的牵引力所做的功要多一些, 由此可以推出满载的汽车它的输出功率就比较强；第二种情况是, 因为满载的汽车跑起来要比空车速度慢很多, 所以它的功率相对较小；第三种说法认为高中物理功率视频高中物理功率视频，开满载的车确实比空车更费力, 这就意味着满载汽车的输出功率相较于空车的时候要大一点；第四点需要特别说明的是, 前面所讲的这些分析和讨论, 其真正的目的是用来引导学生进行思考, 让他们去弄清楚功率、作用力和速度之间存在着怎样的关系。
学生可能会在做出回答, 而这些回答有可能是片面的, 也有可能是不完整的, 在这种情况下, 作为教师, 就需要直接去参与到学生那些讨论和分析里面去做事情, 以此来起到一个帮助的作用, 起到一个启发作用, 也起到一个引导作用, 好让那些学生能够去形成一个正确的认识方面, 好让他们能得出正确的那个答案(1), 紧接着这个步骤之后, 教师又会带着去让大家进行思考, 到底该怎么去计算那个牵引力的功率这个东西, 而在这其中, 是要让学生去根据自己已经学到的那些知识还有功率的那个定义式来进行一些推演工作的, 为的就是要能够培养起来比较好的那种科学思维能力以及思维习惯方面的东西, 然后教师在这里说了这么一句话: 就是一辆汽车正在平直的公路上面去做匀速直线的那种运动状况, 已知。
12、这里牵拉力的大小是F, 运行速度是v, 请你想办法算一下在这个时候汽车那个牵拉力的功率到底是多少呢? 请注意这一点, 要引导学生去开动脑筋想清楚怎么解决这个问题的思路, 并且要运用关于功以及功率的定义公式来进行分析和推导, 从而得出结论。
接下来是一个叫做公式的东西, 它的写法是P等于F乘以v, 同时还有一个附带说明, 括号里面写着F和位移s或者速度v的方向必须是一致的意思, 这通常需要在黑板上写出来作为板书部分, 也就是力F的功率在数值上等于是力F的大小与物体运动时的速度v的大小的乘积结果, 但请特别注意其中提到的一个关键点就是F必须是作用于速度v所指向的那个方向上的力才行。
我们通过v等于s除以t这个公式去求出来的东西, 是物体在相应那个时间段内部的平均速度, 随后把这个速度数值代入到P=F与v的乘积这个公式里面进行计算, 这样子所求出来的功率, 就对应着F在这个时间段内部所展现出的平均功率, 假如我们让时间t的取值变得足够小, 那么此时公式里的那个v所指代的, 就是瞬时速度了, 在这样的情况下, 由F乘以v所得到的功率结果, 代表的是F在某一特定时刻下的瞬时功率, 综合以上这些情况说明的直观含义就是, 要是v被定义为平均速度, 那么据此求得的功率肯定就是平均功率, 倘若v表现为瞬时速度, 那么由此算出来的功率必然属于瞬时功率。
总结一下, v表示平均速度, P表示平均功率, 并且这里的F是指恒定力, 同时F的方向与物体运动的方向是一样的。
13、（板书）P=Fv, 这代表瞬时速度, P是瞬时功率（板书）。这里做一个说明: 如果物体做的是匀速直线运动, 那么因为瞬时速度和平均速度是一样的, 所以这时候平均功率和瞬时功率就相等。
教师接着发问: 汽车是以额定功率在平直的公路上行驶的, 要是前方突然遇到一段坡度比较陡的上坡路段, 司机得做好什么样的调整, 才能保证车子顺利开到坡顶去? 为什么要这么调整呢?
学生可能给出的回答, 会有这样的几种情况, 比如说第一种就是加大油门, 汽车就可以顺利地行驶并且到达坡顶, 第二种就是汽车必须换档, 这样才能够在顺利行驶的同时完成上坡, 也就是顺利到达坡顶。
（3）老师和学生一起进行剖析, 第一个问题是基于公式P等于Fv可知, 当汽车使用额定功率运行的时候, 如果碰上有坡度的路段, 那么汽车所必须的牵引力量就是变大了的, 要是想维持行驶的速率不变, 那是万万不行的；若是使劲踩油门, 那只能让发动机的输出功率增大, 也就是超过了额定的数值, 这样的话发动机就会因为承受不了负担而过热, 进而损坏机子。
第二个问题说的是这是一种正反。
14、所谓的操作的真实情况是这样的, 要是驾驶员把发动机的速度的挡位给调低了, 这个速度就变小了, 牵引力也就变大了, 只要这个牵引力是够用的话, 汽车就可以顺顺利利地上坡去了。
教师, 可以根据他自己课堂上面的需要使用的一些问题让学生再去接着讨论的, 就像这样的, 比如说他会问这么个问题给学生听, 就是汽车在上去的那个坡道的时候, 司机这个人一般是用换那个挡的方式去让速度降下来的, 这到底是为什么?
这个问题的答案就是, 当汽车上坡道的时辰, 司机会常用那种换挡的手段去减小速度, 这样做, 就是为了能够取得那个比较大的牵引力的。当汽车处于上坡状态的时候, 如果想要让车速一直保持住, 不发生变化的话, 应该采取怎样的操作? 因为在这个过程里, 必须得把油门踩得更深一些去提供更大的动力才行。
通过这么做来让功率的输出量增加到位, 从而就能得到比平路行驶时更充足的牵引力支持了。再来看起重机这个情况, 它是沿着垂直方向匀速提升某一个重物。为啥说发动机输出的功率数值越大, 起吊动作的速度指标就会随之变大。
起重机在竖直方向匀速吊起某一个重物时, 因为牵引力和重物的重力是相等的情况, 所以牵引力保持不变, 而发动机所输出的功。
15、比率越大的话, 那么起吊的速度就会变得越大。大家要思考这样一个问题, 就是像汽车这样的交通工具, 究竟需要采取什么样的办法才可以获取到更大的行驶速度? 教师提出的问题是, 借助符号P等于W除以t这个算式所计算出来的功率, 它到底表示的意思是瞬时功率还是平均功率这一点值得探讨?
在学生小组互相讨论过后得出了一个结论, 那就是通过公式P等于W除以t计算出来的这种功率值, 它反映的是这一个力在时间段t之内所做之功的平均快慢程度, 所以依据公式P等于W除以t求出的这个功率数值实际上是平均功率。
老师问大家, 人直接靠力气去做功, 这种做功的速度能像汽车那样快吗? 汽车的做功速度能不能追上飞机的程度? 如果人拼命快地去做功, 最后会产生什么样的后果? 要是汽车一直超负荷地硬撑下去, 又会造成什么样的结果?
前面已经说了, 人如果把功做得太快了, 会让人特别疲劳, 甚至还会受伤或者生病, 汽车要是超负荷运转的话, 会让发动机突然熄火或者是被烧坏。紧接着老师又接着问, 奥运会上跑长跑的选手, 能不能用一百米短跑的那种极速, 去完成五千米那么长的赛跑路程? 到底是出于什么原因, 奥运比赛就是一种挑战。
16、这类受运动条件限制的体育赛事显示人和机器是处于一样的状况的, 人不可以持续长时间地去做超负荷的运动工作。那些从事短跑比赛的运动员在<100m>这个赛跑项目上面所花费的时间实际上也就是只有十几秒的样子, 他们能够以最大的速度来跑完整个比赛过程。
在这种情况下, 那个运动员的身体所输出的功率其实是比正常时候要大出几十倍来的。而在进行<5000m>这样长跑的项目运动的时候, 运动员也是不太可能去完成那个长时间的超负荷状态的运动的, 所以说, 那些长跑运动员是绝对不可能去一直保持着像百米赛跑那样的那种速度的。
说明是这样做, 让学生去想想自己身边那些他们很熟悉的问题, 以此来认识额定功率这个概念的涵义, 以及实际功率这个概念的涵义, 当然也包括这两个概念本身的意义。教师会这样问学生: 你对“额定功率和实际功率”还有“平均功率”与“瞬时功率”这一些事情, 你心里是怎么样去理解的?
我们说, 所谓的额定功率, 指的是动力机械在很长一段时间的正常工作状态里面, 它所达到的最大的输出功率。这也同样是机械发动机的铭牌上面所写的那些标称数值。
额定功率是动力机械一个非常重要的性能指标, 对于某一个动力机械来说, 它的额定功率是一个固定的数值, 所以机器并不一定总是在额定功率的状态下工作。
17、实际功率是指机械在运行时期望过程中实际输出的功率, 这个实际功率是可以小于额定功率的, 它也可以是等于额定功率的情况, 在等于的时候就被称为满负荷运行, 但是它绝对不能大于额定功率, 如果出现大于额定功率的状况, 那么就非常容易将机械损坏掉。
在机车进行启动的过程当中, 发动机所表现出的功率指的是牵引力的功率, 而不是合外力的功率, 也不是阻力的功率, 平均功率则是指物体在一段特定的时间段内做功功率的平均值。通常会用到P等于W除以t这个定义式来进行描述，但是这种情况只有当物体做匀速运动的时候才会与瞬时功率相等。
所谓瞬时功率, 就是指物体在某一特定时刻所具有的功率。在通常情况下我们可以使用P等于F乘以v这个公式来表示它, 不过在这里大家必须要注意力F、速度v以及功率P这三者之间要符合同时性这一条件。
目前市面上很多机械设备的外壳铭牌上面都会标注着该机器额定功率的数值, 所以请同学们先把自己家里面的各个电器设备的额定功率数据全部都记录下来, 然后接着去计算一下家里面的每一台机器每一天总共需要做多少功, 以及每天会消耗掉多少电能。到底哪一台电器最费电, 请你和班里其他同学一起做个比较。
18、教师在进行交流。
教师通过课件展示相关内容提出以下三个问题, 第一个问题是关于当牵引力F保持一定的时候, 功率P和速度v之间有什么样的关系, 第二个问题是关于当速度v保持一定的时候, 对于牵引力F和功率P之间的关系该如何理解, 第三个问题是询问当下输出功率P保持一定时, 牵引力F和速度v之间有怎样的关系。
根据公式P =F v可知, 物体的运动速度v与牵引力F成反比, 如果汽车需要较大的牵引力, 就必须减小运动速度。
也就是说, 当牵引力的值比较大的时候, 速度的值就会比较小。反之亦然。
这就是这个公式所表达的基本关系。
课件展示下列关系, 当F一定的时候, Pv（板书）, 根据P等于Fv可得, 当v一定的时候, P等于F乘以v（板书）, 当P一定的时候, F和v的关系（板书）, 第三个是推广式是P等于Fvcos, 其中是力F与瞬时速度v方向间的夹角, 说明有两个点, 第一, 当F为合外力时, P为合外力做功的功率, 当F为某一外力时, P为该力做功的功率, 第二, 在汽车等交通工具一类问题中, 式中P为发动机。19、的实际功率是, 其中F是指发动机那儿的牵引力, v指的是汽车在那个时刻的速度。4学生要进行测量功率的活动。教师问: 怎样才能知道自己在某一种运动里面做出的功的功率是多少呢? 请同学设计一个可以去测量的方案, 并且要进行实际的测量。
（激励学生积极地去思考, 设计出可行的方案, 又要动脑又动手, 要去体验科学的探究实验的方法, 还要去感受实验成果带来的那种喜悦。预测一下学生会怎么做他们的实验方案, 这些方案是让学生们根据自己的实际情况来动手设计的。
比如说方案1: 学生可以飞快地跑上楼梯, 借此去测量一下自己做功的最大功率；再比如方案2: 估算一下自己在平时爬楼梯或者爬山这个过程中的功率；还有方案3: 设计一个沿着一根竹竿或者树杆爬上特定高度的动作, 以此来测量做功的功率；另外有方案4: 利用跳绳这项运动, 去测量自己做功的平均功率；此外是方案5测算出自己在举起杠铃时的最大功率, 不过这一步需要其他同学的帮忙才行。
接下来要说明的是: 包括有关实验的方案是什么、原理是怎么样的, 以及需要准备哪些器材。
20、关于数据的测定以及同学之间的协作等事情, 都应该放手让学生自己去进行专门的讨论和具体的分工工作, 只有这么做, 才可以真正地培养学生的实验操作能力同时也可以提供给所有学生进行交流与合作的切实机会。
（第2点）在方案选定之后, 教师要注意引导学生搞清楚如何去计算功以及如何去计算功率, 需要挑选哪些种类的实验器材来使用, 并且要具体测量哪一些物理量。还要去讨论这些测量过程是否存在误差问题该怎样才能比较准确地进行各项测量工作。
（第3点）然后要根据学生们所设计出来的各个方案组织大家集体性地开展实验操作。实验的结果能够让学生借助实物展台来展开交流与汇报, 老师和学生一同来观看这些展示的内容, 并且在最后阶段还能够安排一项评选的活动。
（4）借由亲自参与的实验操作过程, 促使学生将所学知识深入到内心去理解, 进而提高自身的综合能力, 并且还要着力培养学生运用物理原理来处理现实问题的本事, 与此同时, 还需要在具体的实验环节里, 帮助学生养成那种非常严谨的科学精神。
在应用物理规律的时候, 我们不仅要做一些巩固性的练习, 还要把实际问题情景结合进来, 让学生在实施的过程当中去体验一下是如何利用物理知识来解决那些问题的。
21、关于相关问题的探讨, 尤其是对具体实施方案设计的深入讨论, 这种教学方式对于激发学生各个方面的潜能、提升综合素质是大有益处的, 它能够有效调动学生的学习积极性与兴趣, 鉴于此, 我们建议在课后时间里, 专门安排一段时间来让学生动手测量个人的功率数据。
【案例评析】在这节课的教学设计里面, 老师不仅看重学生是怎么形成新知识的过程的, 让学生在学习知识的那个时候, 能体会到应该怎么去做科学的思维这个动作, 好使这种习惯得到养成, 也就具体问题和具体情况具体分析, 以及严密思维这两个方面的习惯, 同时还是在教学过程的这个步骤里, 非常重视对学生自主学习那个积极性还有主动性的调动方面的工作，教学设计的注意点在体现物理学的价值这块表现上也很好, 把提高自己理论联系实际、解决实际问题这个能力这一点也提到了很高位置, 最后在整个教和学相互作用的过程里面, 还促进了对科学的那一套价值观和世界观的形成这个进程。
本设计是从学生日常生活中的例子出发的，它是用来引导学生进行进一步的思考的。在这个过程中, 学生会遇到问题并且会去发现问题。然后, 它是通过实例分析来揭示问题的本质的。
在此过程教师是留给学生独立思考的空间和时间的。学生在这样的学习过程中, 他们的心中充满问题意识, 同时他们也具备创新意识, 这是有的。
22、教师有效地培养了学生观察能力以及探究问题的能力, 在得出功率P与力F、速度v的关系之后, 教师利用身边常见的那些现象来应用关系式去分析机动车常见的启动问题, 突出体现出生活中的物理是什么样子, 让学生能够切身体验到物理现象其实就是就在身边的这一点上, 同时知道物理知识点不只是说它有趣, 而且也是真的很有价值。
在板书设计的第一个部分里, 我们要搞清楚功率到底是什么意思。首先一点, 功率指的是功和完成这些功所花的时间之间的比值。然后呢, 功率的计算公式是P等于W除以t, 这个公式适合用来求平均功率。另外再说一说, 功率这个物理量是用来表示做功快慢的一个东西。
在国际单位制里面, 功率的国际单位是瓦特, 缩写就是那个小写的w。关于常用的单位, 有时候会用千瓦或者是焦耳每秒来表示, 换算关系就是1千瓦等于1000瓦特, 也等于1000焦耳每秒。
还有一点需要知道, 功率是个标量, 它描述的是在做功的过程中能量转化有多快。接下来到了第二个部分, 也就是第二部分的内容, 主要是讨论功率、力和速度这几个东西之间的关系, 这里要讲的就是如何从基本的公式推导出它们三者之间的联系的那个过程。
23、导论的第二部分包含了公式P等于F乘以v, 这个公式成立的前提条件是F与位移s或者速度v的方向是相同的。首先讨论的是平均情况, 其中v代表平均速度, 而P代表平均功率, 这里要求F为恒力, 并且F的方向要与运动的同向。接着说的是瞬时情况, 当v表示瞬时速度时, P就表示瞬时功率。
从这可以推断出一些规律: 如果力F保持不变, 那么功率P会随着速度v的变化而变化；根据公式进行变形可知, 当速度v固定不动的时候, 功率P和力F成正比关系；若功率P是确定的状态, 那么力F就会随着速度的变化呈现反比的情况再来看推广式的表达形式, 即P等于F、v以及这两个力F与瞬时速度v方向之间夹角的余弦值cos的乘积。
随后进入相关链接的部分一, 这部分专门讲解关于机动车辆常见的启动过程。对于汽车又或者机车这类交通工具来讲从完全静止的状态开始启动的这个过程当中发动机当前的输出功率当前的牵引力和此刻的速度这三者之间的关系完全满足公式p等于f乘以v。
在这个由物理量构成的P、f还有v这三个变量里只要把其中某个量能给保持恒定状态。那另外的一个量发生变化的时候第三个量自然也就跟着发生了变化。汽车的启动过程是一个比较复杂点的物理进程。现在对两种常见的启动分析方式进行一下说明。
(1) 首先是关于汽车或者是机车在平直路面上把车启动以及进行行驶的这一系列过程, 第一部分内容是这样进行的。
24、当汽车, 还有机车, 以恒定的功率来启动并且行驶时这个过程, 大家在学习的时候请注意课本的难度和课程标准的要求这两个方面, 因为牵引功率P保持恒定这个状态不变, 所以根据物理公式P等于F乘以v这一点可以知道, 牵引力的大小F就和速度v这两个量成反比例的关系。
根据牛顿第二定律F f = m a, 咱们可以看出来, 当汽车用恒定的功率去启动的时候, 随着车子速度v一点一点变大, 车子加速度也在一点点变小, 等那个F跟f变成相等的时候, 加速度a就变成了0, 这时候车子的速度达到了最大值vm, 最终车子就开始做匀速运动了。
在恒定功率启动这个过程里头, 汽车运动有这些个表现, 首先, 汽车在刚启动的时候, 先是做一种加速运动, 这个加速运动的加速度是不断变小的, 与此同时, 汽车的牵引力也是在不断变小的, 等到牵引力的大小等于阻力的大小的时候, 汽车就开始以最大速度去做匀速直线运动了, 然后, 在整个启动过程之中, 汽车的输出功率始终是等于它的额定功率的, 最后, 汽车的牵引力和阻力这两个力, 一直都在满足牛顿第二定律, 也就是那个F减f等于ma的这个关系式。
25、汽车的牵引力F和瞬时速度v始终满足P等于P额等于Fv的关系, 在启动过程结束的时候, 牵引力和阻力达到平衡的状态, 于此此刻有P额=Fvm等于f vma这种从能量角度来看的情况, 在启动过程中, 牵引力所做下来的功, 被分别用来克服阻力做功以及增加汽车的动能, 这就意味着W牵等于加W阻第二部分关于汽车以恒定的牵引力F启动的时候, 假设汽车受到的阻力f是不发生变化的, 那么汽车做的是加速度a等于(F减去f)除以m的匀加速直线运动, 此时汽车的实际输出功率P会随着汽车速度的增大而不断地增大, 一直直到汽车的输出功率等于额定功率为止, 这时候匀加速过程就结束掉了, 在此时刻汽车的速度达到了匀加速直线运动阶段的最大速度v1m紧接着汽车保持了额定功率不变的状态, 汽车通过减少牵引力的方式来继续加速, 以进一步提高速度, 直到加速度减小到零, 最后做匀速行驶的运动, 速度因此达到了最终的最大速度。
26、这种启动方式的特点包括几个方面。第一, 汽车启动的过程分为两个阶段。第一个阶段是匀加速直线运动状态。第二个阶段是变加速直线运动状态。最终汽车会做匀速直线运动。第二, 在匀加速直线运动阶段, 汽车的瞬时速度等于at。此时vt表示瞬时速度, a表示加速度, t表示时间。
该阶段能维持的时间t1等于v1m除以a。第三, 在这一阶段, 汽车的瞬时功率Pt等于F乘以vt。这个值不会超过额定功率P额。第四, 当匀加速直线运动结束的时候, 瞬时功率Pt等于额定功率P额。同时满足Pt等于P额头等于F乘以v1m。第五, 在变加速直线运动阶段, 功率保持为额定功率不变。
当进入匀速直线运动时, 牵引力和阻力相互平衡。此时有公式Pt等于P额等于f乘以vm。从能量变化的角度进行分析, 在匀加速直线运动阶段, 牵引力做的功W牵1克服摩擦力做的功等于总功减去某个部分, 具体的表达式涉及W牵1和s1。其中W牵1指该阶段牵引力做的功, s1指位移。在变加速直线运动阶。
27、段牵引力所做的功W牵2等于P额乘以t2, 其中t2为变加速直线运动阶段所经历的时间, 而W牵2减去fs2等于零, 其中s2为变加速直线运动阶段的位移。这一过程中各量的变化, 可以用下表所示的流程关系来表示。
设定a等于F, 那么功率P就等于力F乘以速度v, 所以随着速度v的增大, 功率P也就会跟着增大。等到实际功率P达到了额定功率P额的时候, 加速度a就变成了0。这时候速度v还在继续增大, 然后牵引力F就演变成了额定功率P额除以此时的速度v, 这个加速度的变化情况就是a的变化情况。
当等于0的那一瞬间, 速度能达到最大值 vmax, 在此之后车辆做的就是匀速运动。这个过程包括了匀加速直线运动、变加速（加速度在变）的直线运动, 最后才是匀速直线运动, 这里有个转折点。第二点说的是汽车或者机车在斜坡上面启动和行驶的过程。
汽车在倾角为某数值的斜坡上从静止状态开始启动的时候, 不管用户是用额定功率去启动的, 还是用恒定牵引力去启动的, 它整个启动的过程和那汽车在平直通直的道路上遇到的情况是很相似的。
主要是存在下面这几方面的区别: 第一点, 汽车在斜坡上完成启动动作的时候, 汽车的牵引力F、阻力f以及重力沿着斜坡向下的那个分力mgsi。
28、这三者始终满足牛顿第二定律这个事实。在上坡的时候等号右边等于质量a乘以加速度。在下坡的时候左边的力的总和加上相关的力等于质量乘以加速度。如果是以额定功率启动的话, 加速度的数值时刻都在变化。如果是以恒定牵引力启动的话, 加速度的数值就是保持不变恒定。
（2）当汽车在斜坡上启动的过程刚刚结束以后, 这时候因为牵引力以及阻力还有重力沿着斜坡向下的分量这三者在数值上是处于平衡状态的, 所以在上坡的时候有F等于f加上mgsin, 功率额等于Fvm也就是（f加上mgsin）乘以vm, 但是在下坡的时候虽然有F等于那个括号缺失的部分, 但是功率额仍然等于Fvm也就是空格部分乘以vm。
（3）从能量的角度来观察的话, 假设车子是以设定的最大功率来开始行驶, 那么在上坡的这个过程当中, 牵引力所做出的功会用在三个地方, 第一个地方是用来抵抗那些阻力所做的消耗, 第二个地方是来提升汽车本身的重力势能, 第三个地方就是去提高汽车的动能, 而当车子下坡的时候, 牵引力以及重力都在做正功, 这些功总共只有两个方面的用处, 一个是用来对抗阻力做功, 另一个则是用来增加汽车的动能。
如果是以恒定的牵引力启动, 那么在车上坡的时候, 那个牵引力做功这件事也有三个方面的作用。第一个方面是去克服阻力做功, 第二个方面是用来增加汽车的重力势能, 第三个方面则是用来增加汽车的动能。而在车下坡的时候, 牵引力和重力都在做正功, 这两个力做功总共起到了两个方面的作用。
这俩作用分别是去克服阻力做功, 以及用来增加汽车的动能。二、一个人想要维持生命, 同时还要进行各种各样的活动, 这些活动既包括体力方面的投入, 也包括脑力方面的付出, 那么这个人就必须不断地消耗能量, 并且要去做功, 在不同的具体情形之下, 这个人所消耗的功率大小是不一样的。
如果一个成年人处于正在熟睡的状态的话, 那么他所消耗的功率大约是在80瓦特的大小, 这个功率是被用来维持他自身身体里面的代谢过程的, 所以在这种情况之下, 我们就把这个功率叫做基本代谢率。
在做一般的智力工作的时候, 比如学生正在上课的这种状况, 所消耗的能量大约是150瓦特, 这里面大约有80瓦特是用于维持基本的新陈代谢需求, 还有大约40瓦特是花费在大脑活动的上面的, 如果处于强度中等的运动情形, 比如说以每秒5米的速度去骑自行车。