第三节《功率》教案(人教版初三)

第三节《功率》教案（人教版初三）
功和功率导学
【学习目标】
1．会区不力对物体是否做了功；
2．明白功的运算公式；
3．明白用功率表示做功的快慢，明白功率的运算公式和单位；
4．会做简单的关于功、功率的运算；
5．培养分析咨询题的能力、理论联系实际的能力．
【基础知识精讲】
你还记得在学习第十三章的知识时，我们发觉使用机械时，省力的机械总是费距离，费劲的机械却能够省距离，但不管如何我们也无法找到既省力又省距离的机械，你是否有疑咨询呢？想明白这是什么缘故吗？学习了本节的内容我们就明白了．
我们先从最差不多的知识学起．
1．功
小明正在帮父母搬东西，他们把一块木板用绳子吊着，通过定滑轮，站在三楼将木板拉上．小明想：木板的高度变大，它的重力势能增加了．小明的父母将装有专门多书的木箱用力推动，看着木箱慢慢向前移动，小明又想：静止的木箱在推力的作用下运动起来，木箱的动能增加了．
类似的现象你是否也在生活中遇到过呢？木板和木箱的能量在力的作用下发生了改变，那个地点差不多上增加了，因此也有减少的情形．
在物理学中，当物体在力的作用下动能或势能发生了变化，我们就讲力对物体做了功．那么，是不是只要对物体施加了力，就一定对物体做了功呢？
〔1〕力对物体做了功的条件——功的两个要素
在上述两个实例中，人对物体施加了力，而且物体移动了一段距离，重要的是物体受的力和它移动的距离是在一个方向上的，这时我们讲力对物体做了功．
小明拉木板时，尽管小明施加向下的力，但通过定滑轮改变力的方向的作用，木板受到向上的力，而且在力的方向上即向上移动了距离，这时拉力对木板做了功；小明的父母推木箱时，假如水平向左推，木箱受到水平向左的力，而且水平向左移动了距离，这时，推力对木箱做了功．
因此，当物体受到了力，并在力的方向上移动了距离，力就对物体做了功．
可见，功的两个要素是：①作用在物体上的力；②物体在力的方向上移动的距离．这两者缺一不可，这一点你要记住哦！
〔2〕力对物体没做功的情形
你一定专门想明白，力对物体没做功是什么缘故．依照我们上面总结的功的两个要素，你能猜想一下力对物体没做功的情形会有哪些吗？看看你的猜想对不对．力对物体做功时，假如不满足功的两个要素，就没有对物体做功，通常会有三种情形：
①尽管力作用在物体上了，但物体并没有在力的方向上移动距离，我们常称之为〝有力而无距离〞，这时力并没有做功．
例如，小明用力搬一块石头却没有搬起，或是用力推床却未推动，这时石头和床的动能和势能都没有变化，即〝推而未动〞〝搬而未起〞时，人的力对物体没有做功．
②我们明白，物体的运动不需要力来坚持，因此物体完全有可能在不受外力作用时保持运动状态，就造成了〝有移动距离却无力〞的局面，这时也没有力对物体做功．
例如，太空中一石块在做匀速直线运动，其动能和势能都未变化，没有力作用时，它能够一直如此运动下去，因此没有力对那个石块做功．
③有时物体也受力的作用，而且也移动了距离，但力和移动的距离方向是垂直的，那个力对物体没做功．
例如，小明提着一桶水在水平路面上匀速前进，小明对这桶水的力是竖直向上的，水桶运动的方向，即移动的距离的方向是水平的，这两个方向垂直，而且我们分析这桶水的能量变化，发觉由于水桶在水平方向上做匀速直线运动，因此其动能和势能均未变化，小明对桶的拉力对水桶没有做功．
总之，我们在分析力对物体做功情形时一定要注意是否显现了上述三种情形之一．或者你记住：要想〝功〞显现，力和在力的方向移动的距离缺一不可．
现在你能判定出力是否对物体做了功了吧．我来考考你：以下情形是否有力对物体做了功？
a．小球在光滑平面上匀速向前滚动；
b．树上的苹果自由下落，重力对物体是否做功；
c．人用力推车未推动；
d．人提水桶上了三层楼．
在这四个选项中，b、d是对物体做了功，a、c是没有力对物体做功．你答对了吗？假如没有，你还要对上述内容再进行阅读明白得．因为这部分知识是后面内容的基础，必须在此弄清晰才行．
2．功的运算
明白了力在什么情形下才对物体做功，我们来看看功的大小如何运算．
在第十二章第5节我们差不多看到，使用动滑轮时，当只有一个动滑轮绕过绳子，如图14-12所示，由于有两条绳子承担着物体的重量，实际的拉力只有物重的二分之一，但使物体上升h高度时，拉力作用点移动的距离是这一高度的两倍，为2h．假如你直截了当用手把重G的物体匀速提升h高度，与前一过程相比虽有不同之处，但你想一想有没有不变的量？
图14-12
我们发觉，作用在重物G上的力和重物G移动距离的乘积在这两个过程中是相等的．实际上，我们明白功的两个要素是作用在物体上的力和物体在力的方向上移动的距离．在物理学中，上述二者的乘积确实是功．因此，功=力×力的方向上移动的距离．我们分不用W、F、s代表功、力和力的方向上移动的距离，那么上述公式写成：
W=F·s
力、距离的单位分不是N、m，功的单位我们也差不多学习过了，为焦耳，符号为J．
明白了功的运算公式了，我们来做几道简单的运算题吧．
例1．小明用50 N 的水平推力在地面上推重100 N 的箱子，前进10 m ，小明做了多少功？
解：箱子受重力G 和水平推力F ，是箱子在水平方向上移动距离s ，专门明显，G 与s 方向垂直，G 不做功，F 与s 方向一致，F 是做功的力．
F =( )，s =( )
W =( )=50 N ×10 m=500( )．
这道题的关键是找出做功的力，千万不能用W =Gs 求功，那就大错特错了．
例2．上题中小明把箱子匀速举高150 cm ，那么做了多少功？
解：举力F 做功，因为它的方向与物体上升高度方向相同，由于箱子匀速上升，因此F 与G 大小相等．
F =
G =( ) N ，s =h =150 cm=( )m
W =Fs =( )×( )=150 J
这两道题你会做了吗？要紧是要你学会分析哪个力做了功，做简单的运算．
3．功率
我们明白做功是能量转化或转移的过程，在这一过程中，做的功有多有少，我们能够用上面讲的知识进行功的大小的运算．假如小明和小红的体重相同，差不多上上了相同的三层楼，做的功相同，小明比小红先到达三楼，他们做功的快慢明显不同．
在表述物体运动的情形时，我们把运动的快慢用〝速度〞来表示．同样，我们也能够用一个物理量来表示做功的快慢．
〔1〕物理意义
在物理学中，用功率表示物体做功的快慢，这确实是功率这一量的物理意义．
〔2〕定义
我们同样能够类比于速度的定义得到功率的定义为：
单位时刻内所做的功叫做功率．
〔3〕定义式及变形公式
依照功率的定义，在我们明白了物体做功的多少W 和做这些功用的时刻t 后，功率P 就能够用下述公式进行运算．
P =
t
W 这确实是功率的定义式．将它变形得到两个变形公式：
W =Pt 和 t =P
W 可分不求功和时刻．
〔4〕单位
在公式P =t
W 中，W 和t 的国际单位分不是J 和s ，那么P 的单位是瓦特，简称瓦，符号为W ．
常用单位还有kW ，叫千瓦，它与W 之间的换算关系为 1 kW=103 W
课本中列出一些做功时的功率值，你能够认真阅读一下，这对你做估算题有好处．
〔5〕对公式P =t
W 的分析 依照P =t W 可知，当P 一定时，W 与t 成正比．换句话讲，使用功率相同的机械，做功
时刻长的做的功就多．
当W 一定时，P 与t 成反比．换句话讲，做相同的功时，时刻用的少的机械的功率大． 当t 一定时，W 与P 成正比．换句话讲，做功时刻相同时，功率大的那台机械做的功 就多．
上述三种情形中，P 与W 、t 之间的关系弄清晰了，能够关心你专门快地做出一些简单的运算．
〔6〕利用功率公式及变形式的简单运算
我们来做三道简单的运算：
例1．一台机器，300 s 内做功6×104 J ，它的功率是多大？
解：W =( )J ，t =( )
P =( )=s 300J 1064 =200( ) 例2．一台功率为60 W 的汽油机，半小时做功为多少焦？
解：( )=60 W ，t =0.5 h=( )s
由P =t
W 变形得 W =( )=60 W ×( )=1.08×105 J
例3．甲的功率为乙的3倍，做相同的功，其使用时刻之比为( )
解：P 甲∶P 乙=( )W 甲=W 乙
由P =t
W 变形得：t =( ) 因此t 甲∶t 乙=) (甲
W ∶) (乙W =甲
乙P P =31 以上是较为简单的运算，关于功率你还应会做有〝桥〞的运算题，自己练习一下吧．
【学习方法指导】
类比法
功率是表示做功快慢的物理量，这一点与速度是表示运动快慢的物理量是相似的．在学习过程中，不知你是否也有以下感受:速度和功率这两个物理量在定义、定义式等方面也是相似的，因此在学习过程中，我们将功率的各方面知识相应地与速度的相关知识类比看，得到我们想要的全部知识，我们能够列出以下的表格：
这种研究咨询题的方法叫〝类比法〞．事实上在往常的学习过程中使用过，例如： 在研究压强、密度等〝利用比值定义〞的物理量时，都可通过与速度的类比，快速地学习这些知识．
在研究〝电压在电路中的作用〞时，我们将它与〝水压在水路中的作用〞进行类比，得到了结论．
你还能举出应用〝类比法〞的学习过程吗？。