资源简介

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11.2功率 教学设计
一、核心素养目标
1.物理观念：理解功率的物理意义，明确功率是表示物体做功快慢的物理量；掌握功率的定义、计算公式及单位，能结合具体情境区分功与功率的不同，建立“做功快慢”的量化观念。
2.科学思维：通过对比“做功多少”与“做功快慢”的差异，培养分析与归纳能力，学会用比值定义法推导功率公式；在功率计算中，能建立物理模型，将实际问题转化为“功与时间”的关系问题，提升逻辑推理能力。
3.科学探究：通过“探究做功快慢的影响因素”实验，经历提出问题、猜想假设、设计方案、实验操作、分析论证的过程，掌握控制变量法的应用，提高实验数据处理与分析能力。
4.科学态度与社会责任：结合功率在生活、生产中的应用（如家用电器功率、交通工具功率等），认识功率的实用价值；通过实验与计算培养严谨求实的科学态度，体会物理知识对解决实际问题的指导作用，增强节能意识与科学素养。
二、教学重难点
1.教学重点
功率的物理意义：明确功率是描述“做功快慢”的物理量，区分“做功多”与“做功快”的不同。功率的定义与公式：理解功率是单位时间内所做的功，掌握定义式P=W/t及推导式P=Fv（适用于匀速直线运动），明确公式中各物理量的含义及对应关系。功率的单位：掌握功率的国际单位瓦特（W），了解常用单位千瓦（kW），明确1W、1kW的物理意义及单位换算（1kW=10 W）。功率的相关计算：能结合具体情境，运用P=W/t和P=Fv进行定量计算，解决生活中与功率相关的简单问题。
2.教学难点
功率与功的区别与联系：理解功是表示“做功多少”的物理量，功率是表示“做功快慢”的物理量，二者无必然因果关系——做功多不一定功率大，功率大也不一定做功多，关键取决于“单位时间”内的做功量。推导式P=Fv的理解与应用：明确该公式的适用条件（匀速直线运动，力与速度方向一致），理解公式中“F”是恒定的力，“v”是物体的速度，能解释“汽车上坡时需减速以增大牵引力”的生活现象。将实际问题转化为功率模型：从生活实例（如家电铭牌、汽车参数、运动员做功等）中提取“功与时间”或“力与速度”的关键信息，排除无关因素干扰，正确选择公式进行计算。
三、教学环节设计
（一）情境导入：从“快慢”引出“功率”
展示两组生活情境素材：①建筑工地场景：甲起重机在10s内将1000N的钢筋吊至10m高处；乙起重机在50s内将同样1000N的钢筋吊至10m高处。②体育赛场场景：运动员A在2s内将500N的杠铃举高2m；运动员B在5s内将500N的杠铃举高2m。
提问引导：“两组情境中，甲与乙起重机、A与B运动员做的功相同吗？（计算可知均相同）但完成这些功的时间不同，这说明什么问题？生活中我们常说‘效率高’‘干活快’，物理学中如何定量描述这种‘做功的快慢’？”通过对比分析，引出本节课核心概念——“功率”，说明功率是衡量物体做功快慢的物理量，从而激发学生的探究兴趣。
（二）新课讲授：功率的物理意义与定义
1.实验探究：做功快慢的影响因素
提出问题：“物体做功的快慢，可能与哪些因素有关？”结合导入情境，引导学生猜想：可能与“做功的多少”和“所用时间的长短”有关。
设计实验：采用控制变量法，使用弹簧测力计、木块、刻度尺、秒表等器材进行实验。
实验1：控制时间不变，改变做功多少。用弹簧测力计沿水平方向以2N的力拉木块，使木块在10s内匀速移动1m（做功W1=2N×1m=2J）；再用4N的力拉木块，使木块在10s内匀速移动1m（做功W2=4N×1m=4J）。引导学生观察：相同时间内，拉力越大，做功越多，做功越快。
实验2：控制做功多少不变，改变所用时间。用2N的力拉木块，使木块匀速移动1m（做功W=2J），记录第一次所用时间t1（如10s）；第二次通过改变拉力大小（仍使木块匀速），让木块移动1m的时间缩短为t2（如5s），此时需注意保持做功量相同（可通过调整距离或力的大小实现，此处简化为控制W不变）。学生发现：做相同的功，所用时间越短，做功越快。
实验3：做功多少与时间均不同，比较做功快慢。用2N的力拉木块，10s内移动1m（W=2J，t=10s）；用3N的力拉木块，6s内移动1m（W=3J，t=6s）。引导学生思考：这种情况下如何比较快慢？引出“比值法”——用“功与时间的比值”来衡量做功快慢。
2.功率的定义与物理意义
结合实验结论，师生共同总结：物理学中，为了准确描述做功的快慢，引入“功率”的概念。功率（P）的定义：单位时间内所做的功。物理意义：功率越大，说明物体单位时间内做的功越多，做功越快；功率越小，做功越慢。
类比强化：引导学生类比“速度”的定义（单位时间内通过的路程，描述运动快慢），理解功率的定义逻辑——均采用“比值法”定义，通过“某物理量与时间的比值”描述“变化快慢”，帮助学生建立知识关联。
（三）新课讲授：功率的公式与单位
1.功率的计算公式推导
根据功率的定义“单位时间内的功”，可得功率的定义式：功率=功/时间，用符号表示为P=W/t。
公式中各物理量的含义及单位：W表示物体所做的功，单位是焦耳（J）；t表示完成这些功所用的时间，单位是秒（s）；P表示功率，单位是焦耳/秒（J/s）。为纪念物理学家瓦特，功率的专用单位命名为瓦特，简称瓦，符号为W。1W=1J/s，其物理意义是：物体在1s内所做的功为1J。
常用单位及换算：生活中常用千瓦（kW）作为功率单位，1kW=10 W；更大的单位还有兆瓦（MW），1MW=10 W。举例说明：家用白炽灯的功率约为40W，含义是白炽灯每秒消耗（做）40J的功；某起重机的功率为5kW，即5×10 W，含义是起重机每秒做5×10 J的功。
2.推导式P=Fv的推导与应用
结合功的公式W=Fs（力与距离同向时），将其代入功率定义式P=W/t，可得P=W/t=Fs/t。由于物体做匀速直线运动时，速度v=s/t（s是物体在力的方向上移动的距离），因此可推导出P=Fv。
公式说明：该公式适用于物体在恒定力F作用下做匀速直线运动的情况，且力F的方向与物体运动速度v的方向一致。公式中F的单位是N，v的单位是m/s，P的单位是W（因1N·m/s=1J/s=1W）。
生活应用：解释“汽车上坡时需减速”的现象——汽车发动机的功率是一定的（额定功率），根据P=Fv，当功率P不变时，速度v减小，牵引力F会增大，从而能克服更大的阻力（上坡时阻力增大），保证汽车顺利上坡。通过这一实例，让学生体会公式的实用价值。
3.功率计算的注意事项
通过典型例题强调计算关键：①“一一对应”：公式P=W/t中，W是物体在时间t内所做的总功，t是完成W所用的总时间，二者必须对应；公式P=Fv中，F是作用在物体上的恒定力，v是物体在力的方向上的速度，二者方向必须一致。②“单位统一”：计算P=W/t时，W用J，t用s，P的单位为W；计算P=Fv时，F用N，v用m/s，P的单位为W，避免单位混淆（如v用km/h时需先换算为m/s）。③“公式选择”：已知功和时间，用P=W/t；已知力和速度（匀速运动），用P=Fv；若已知力、距离和时间，可先算W=Fs，再算P=W/t，或先算v=s/t，再算P=Fv。
4.基础计算例题解析
例题1：某同学用100N的水平拉力将重为500N的木箱沿水平地面匀速拉动了20m，所用时间为40s，求该同学拉力的功率。
解析：第一步，确定已知量与所求量。F=100N，s=20m，t=40s，求P。第二步，选择公式。先算拉力做的功W=Fs，再用P=W/t算功率。第三步，计算过程。W=Fs=100N×20m=2000J；P=W/t=2000J/40s=50W。答案：拉力的功率为50W。
例题2：一辆汽车在水平公路上匀速行驶，牵引力为2×10 N，行驶速度为36km/h，求汽车发动机的功率。
解析：第一步，统一单位。v=36km/h=36×1000m/3600s=10m/s。第二步，选择公式。已知F和v，用P=Fv。第三步，计算。P=Fv=2×10 N×10m/s=2×10 W=20kW。答案：汽车发动机的功率为20kW。
（四）实验探究：测量人做功的功率
实验目的：通过测量人爬楼梯或举重物所做的功及所用时间，计算人的功率，加深对功率的理解，掌握功率的测量方法。
实验器材：体重秤、刻度尺、秒表。
实验方案一：测量爬楼梯的功率。①用体重秤测出自己的质量m，根据G=mg计算出重力G（g取10N/kg）；②用刻度尺测出一层楼梯的高度h；③用秒表记录自己从一楼匀速跑到三楼所用的时间t（三楼比一楼高2h）；④计算功W=Gh总=G×2h，再用P=W/t计算爬楼梯的功率。
实验方案二：测量举重物的功率。①用体重秤测出重物（如书包）的质量m，计算重力G=mg；②用刻度尺测出将重物举高的高度h；③用秒表记录在1分钟内将重物匀速举高的次数n；④计算总功W总=n×Gh，总时间t=60s，功率P=W总/t。
实验注意事项：①爬楼梯或举重物时需保持匀速，避免因加速或减速导致力的变化，影响测量准确性；②刻度尺测量高度时需从起点到终点，确保h是重力方向上的距离；③秒表计时需准确，可多人配合测量，减小误差。
实验总结：各小组展示测量数据与计算结果，对比不同同学的功率大小，分析差异原因（如体重不同、运动快慢不同等），教师点评误差来源（如体重秤读数误差、时间测量误差等），强调“功率是客观反映做功快慢的物理量”，深化对功率的理解。
（五）新课讲授：功率在生活中的应用
展示生活中与功率相关的实例：①家用电器的铭牌（如电水壶“额定功率1500W”、空调“额定功率1.5kW”）；②交通工具的参数（如汽车“最大功率120kW”、电动车“电机功率400W”）；③生产设备的标识（如起重机“功率50kW”、拖拉机“功率80kW”）。
提问引导：“这些‘额定功率’‘最大功率’表示什么意思？为什么电水壶的功率比台灯大？汽车的最大功率越大，性能越好吗？”
总结应用要点：①额定功率：用电器正常工作时的功率，实际功率可大于或小于额定功率，但长期超过额定功率会损坏用电器；②功率与能耗：根据W=Pt，在相同时间内，功率越大的用电器消耗的电能越多（做功越多），因此使用大功率电器时需注意节能；③功率与性能：交通工具的功率越大，其启动速度越快、牵引力越大，性能越优越，但能耗也越高，体现了“功率与实用需求”的平衡。
拓展思考：“生活中如何选择合适功率的用电器？结合P=W/t，如何通过控制使用时间来节约电能？”培养学生的节能意识与应用能力。
（六）课堂讨论：功与功率的辨析
提出讨论问题：“有人说‘做功越多，功率越大’，这种说法对吗？为什么？请结合具体实例说明功与功率的区别与联系。”
学生分组讨论后发言，教师引导总结：
区别：①物理意义不同：功表示物体做功的“多少”，是过程量；功率表示物体做功的“快慢”，是状态量。②计算公式不同：W=Fs，P=W/t或P=Fv。③单位不同：功的单位是J，功率的单位是W。
联系：①功率是由功和时间共同决定的，功率P=W/t，在时间相同时，做功越多，功率越大；在做功相同时，时间越短，功率越大。②功可以通过W=Pt计算，在功率相同时，时间越长，做功越多；在时间相同时，功率越大，做功越多。
实例辨析：“甲机器10s内做功1000J，功率P甲=100W；乙机器5s内做功800J，功率P乙=160W。甲做功比乙多，但甲的功率比乙小，说明做功多少与功率大小无必然联系，关键看单位时间内的做功量。”通过辨析，突破本节课的难点。
（七）拓展延伸：功率与能量转化的关系
结合“功是能量转化的量度”，引导学生思考：“功率与能量转化有什么关系？”举例分析：①电水壶的功率为1500W，表示电水壶每秒将1500J的电能转化为内能；②汽车发动机的功率为120kW，表示发动机每秒将120×10 J的化学能（燃料燃烧）转化为机械能。
总结得出：功率不仅是“做功快慢”的量度，也是“能量转化快慢”的量度。功率越大，能量转化的速度越快；功率越小，能量转化的速度越慢。这一关系将“功率”与“能量转化”联系起来，为后续学习“电功与电功率”“机械能与其他形式能的转化”奠定基础，同时让学生进一步理解功率的物理价值。
四、核心知识归纳
1.功率的定义与物理意义
定义：单位时间内所做的功，用符号P表示。物理意义：描述物体做功快慢的物理量，功率越大，做功越快，能量转化也越快。
2.功率的计算公式与单位
①定义式：P=W/t。各物理量：W（J）、t（s）、P（W）。②推导式：P=Fv（适用于匀速直线运动，力与速度同向）。各物理量：F（N）、v（m/s）、P（W）。单位：国际单位瓦特（W），1W=1J/s；常用单位千瓦（kW），1kW=10 W。1W的物理意义：1s内做功1J。
3.功与功率的区别与联系
区别：功是“做功多少”，过程量，单位J；功率是“做功快慢”，状态量，单位W。联系：P=W/t，W=Pt；做功多少由功率和时间共同决定，功率大小由功和时间共同决定，二者无必然因果关系。
4.功率的测量与应用
测量原理：P=W/t，通过测量功W和时间t计算功率。生活应用：家用电器额定功率、交通工具最大功率、生产设备功率等，功率与能耗、性能密切相关，需根据需求选择合适功率的设备，树立节能意识。
5.核心易错点
①混淆“做功多”与“做功快”，认为做功多功率一定大；②忽略P=Fv的适用条件，用于非匀速运动或力与速度方向不共线的情况；③单位换算错误，如将km/h直接代入P=Fv计算；④计算时功与时间、力与速度不对应，如用重力与水平速度计算功率。
五、课堂练习
（一）基础巩固题
1.下列关于功率的说法中，正确的是（）
A.功率越大，做功越多B.功率越大，做功时间越短
C.功率越大，做功越快D.功率越大，做功时间越长
2.功率的国际单位是（）
A.焦耳（J）B.瓦特（W）C.牛顿（N）D.米/秒（m/s）
3.某机器在5s内做了2000J的功，该机器的功率是多少？合多少千瓦？
4.关于功率的物理意义，下列说法正确的是（）
A.表示物体做功的多少B.表示物体做功的时间
C.表示物体做功的快慢D.表示物体受力的大小
5.一个重为500N的物体，在100N的水平拉力作用下沿水平地面匀速移动了10m，所用时间为20s，求拉力的功率。
（二）能力提升题
6.某起重机的功率为20kW，它在1min内最多能做多少功？若用它匀速提升重为4×10 N的货物，1min内货物能被提升多高？
7.一辆汽车在水平公路上匀速行驶，发动机的牵引力为1.2×10 N，行驶速度为54km/h，求发动机的功率。若汽车行驶1h，发动机做的功是多少？
8.甲、乙两台机器，甲的功率为100W，乙的功率为200W，下列说法正确的是（）
A.甲机器做功一定比乙机器少B.甲机器做功一定比乙机器慢
C.相同时间内，甲机器做功比乙机器多D.做相同的功，甲机器所用时间比乙机器少
9.某同学体重为500N，他从一楼匀速跑到三楼，每层楼高度为3m，所用时间为10s，求该同学爬楼梯的功率。
（三）拓展创新题
10.某电动车的电机功率为500W，若电动车在水平路面上匀速行驶时受到的阻力为50N，求电动车的行驶速度。若电动车以该速度行驶10min，电机做的功是多少？
11.阅读材料：“绿色出行”是当前倡导的生活方式，电动自行车因其功率小、能耗低而广受欢迎。某品牌电动自行车的电机额定功率为350W，额定电压为48V，续航里程为50km。请结合功率知识分析：（1）电动自行车的功率为什么不宜过大？（2）在续航里程相同的情况下，电机功率越小，行驶时间会怎样变化？为什么？
六、练习答案与解析
（一）基础巩固题答案与解析
1.答案：C解析：功率是做功快慢的量度，与做功多少和时间均有关，功率大不代表做功多或时间短，仅表示做功快。A、B、D错误，C正确。故选C。
2.答案：B解析：A是功的单位，C是力的单位，D是速度的单位，功率的国际单位是瓦特（W）。故选B。
3.答案：400W，合0.4kW解析：根据P=W/t，P=2000J/5s=400W；单位换算：400W=400×10 kW=0.4kW。
4.答案：C解析：功率的物理意义是描述物体做功的快慢，A是功的意义，B、D与功率无关。故选C。
5.答案：50W解析：首先计算拉力做功W=Fs=100N×10m=1000J；再计算功率P=W/t=1000J/20s=50W。重力不做功，无需考虑。
（二）能力提升题答案与解析
6.答案：1.2×10 J，30m解析：（1）功率P=20kW=2×10 W，时间t=1min=60s，根据W=Pt，W=2×10 W×60s=1.2×10 J；（2）匀速提升时，拉力F=G=4×10 N，由W=Gh得h=W/G=1.2×10 J/4×10 N=30m。
7.答案：1.8×10 W，6.48×10 J解析：（1）速度v=54km/h=15m/s，根据P=Fv，P=1.2×10 N×15m/s=1.8×10 W；（2）时间t=1h=3600s，做功W=Pt=1.8×10 W×3600s=6.48×10 J。
8.答案：B解析：A错误，做功多少与时间有关，时间未知无法比较；B正确，功率小则做功慢；C错误，相同时间内甲做功比乙少；D错误，做相同功甲用时间更长。故选B。
9.答案：300W解析：爬楼梯高度h=2×3m=6m，克服重力做功W=Gh=500N×6m=3000J；功率P=W/t=3000J/10s=300W。
（三）拓展创新题答案与解析
10.答案：10m/s，3×10 J解析：（1）匀速行驶时，牵引力F=f=50N，根据P=Fv，v=P/F=500W/50N=10m/s；（2）时间t=10min=600s，做功W=Pt=500W×600s=3×10 J。
11.答案：（1）电动自行车的功率过大，根据P=Fv，在电压一定时，功率大则电流大，能耗快，续航里程缩短；同时功率大意味着牵引力大，速度可能超过安全标准，存在安全隐患；此外功率大还会增加电池负担，降低电池寿命。（2）行驶时间会变长。根据W=Pt，续航里程相同则电动车克服阻力做的功W大致相同（W=fs），功率P越小，由t=W/P可知，所需时间t越长，即续航时间更长，符合“低功率长续航”的特点。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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