师:同学们,今天我们一起来学习人教版物理八年级下册第十一章第二节第二课时功率。这节课有两个学习目标:一是学会测量功率;二是能用生活中的实例说明功率的含义。上节课我们学习了功率的基本概念,现在通过一道习题来复习回顾。已知小明用 F1 对物体做功 100 焦耳,用时 10 秒;小红用 F2 对另一个物体做功 60 焦耳,用时 2 秒。请比较他们对物体做功的功率谁大?大家想想小明和小红对物体做功的功率该如何计算。

  生:小明的功率,p = w÷t = 100 焦耳÷10 秒 = 10 焦耳/秒 = 10 瓦;小红的功率,p = w÷t = 60 焦耳÷2 秒 = 30 焦耳/秒 = 30 瓦。

  师:经过计算,我们发现小红对物体做功的功率大。小明尽管做功比小红多,但由于做功时间长,每秒做功只有 10 焦耳,而小红每秒做功 30 焦。根据功率的定义式 p = w÷t 可知,功和功率是两个不同概念,功率大小不仅跟功的大小有关,还跟做功所用时间有关。接下来我们设计一个实验,进一步研究功率大小问题。小红和小明分别提着课本和矿泉水近似匀速走向楼梯,请比较他们对物体做功功率谁大。首先明确实验目的:测量人对物体做功的功率。测量原理是 p = w÷t ,时间可以用停表测量。但我们没有直接测量做功的器材,怎样间接测出做功大小呢?听听小红同学的分析过程。

  生:我们没有测量功的工具,无法直接测量拉力做功大小。根据功的定义式 w = FS ,拉力大小可以用弹簧测力计测出,运动距离 s 可以用刻度尺测出。

  师:第一个问题,如何测量拉力呢?

  生:用弹簧测力计测出物体的重力 G 。因为物体做匀速直线运动,对物体进行受力分析,物体在竖直方向上受到拉力 f 和重力 G 的作用,根据二力平衡条件可知 f = G 。

  师:第二个问题,如何用刻度尺测出这个距离 s ?这个距离 s 是不是楼梯斜面的长度?听听小付同学的回答。

  生:不是。根据做功的两个必要条件,拉力对物体做功大小应该等于拉力 f 乘以拉力方向上移动的距离 s ,也就是物体上升的高度。从图中可知,物体上升的高度等于楼层的高度。

  师:接下来请看一段视频,这是小红和小明对物体做功的过程。在视频中看到小红和小明分别提着课本和矿泉水走向台阶。大家觉得他俩做功功率谁会大一点呢?要比较大小,就需要测量出他们各自的做功功率。接下来请看小红同学提供的测量方法和实验步骤。第一步,用弹簧测力计测出物体的重力。第二步,测量楼层的高度。图片中的这把刻度尺能否直接一次性测量出楼层高度呢?

  生:显然不能,因为它的量程不够。

  师:那怎么办?你会采用什么方案?听听小红同学的测量方案。

  生:用刻度尺测出一个台阶的高度 h ,并数出台阶数为 n ,可得楼层总高度 s = nh 。

  师:第二张图片显示的是一个台阶所测的高度。第三步,用秒表测出人提着物体上楼梯的时间 t 。根据前面的分析过程,不难推导出测量功率的表达式 p = Gnh÷t 。我们再看一下小红同学得到的实验数据,经过测量,课本重两牛顿,一个台阶的高度为 14.50 厘米,台阶数目为 12 级,小红做功所用的时间为 3.94 秒。经过计算,小红做功的大小为 3.48 焦耳,功率为 0.88 瓦特。在视频中,小明对一瓶矿泉水做功得到的数据如图所示。通过对比表格中的数据,我们发现小明测量的是物体的质量 m 而不是重力 G 。那么测量质量和测量重力有什么不一样呢?根据前面公式的推导可知 p = w÷t = fS÷t = Gnh÷t 。那么小明为什么不测重力 G ,而是测质量 m ?听听小明同学的想法。

  生:我觉得用电子秤能更精准地测出物体的质量,再根据重力和质量的关系式 G = mg 计算出重力。由此得到 p = mgnh÷t 。

  师:好,现在回到最开始的问题,小红和小明谁的做功功率大?会不会因为小明力气大,功率就大呢?其实功率是表示做功快慢,功率大小不仅跟功的大小有关,而且还跟做功所用时间有关。对照表格数据,我们发现尽管小明做功比小红多,但小明做功所用时间同样很长。根据功率的定义式计算,可得小明的功率 0.41 瓦特,小红的功率为 0.88 瓦特。很明显小红做功的功率大,从做功快慢角度来看,小明每秒只做 0.41 焦耳,而小红每秒可以做功 0.88 焦耳。同学们,从误差分析角度来看,在这个实验中哪些实验数据会存在较大的测量误差?又该如何减小误差?听听小王同学的分析。

  生:实验中,小红用弹簧测力计在测量物体重力时会产生较大误差,主要原因是分度值问题。实验中,小红所用的弹簧测力计的分度值为 0.1 牛,折合成质量约 10 克,而小明所用的电子秤测量精度为 0.1 克。所以小明测物体质量的方法可以有效减小误差。

  师:第二个问题,小明和小红在测量物体上升高度时,方法一样,都是用一个台阶的高度乘以台阶数 n 得到物体上升的高度,但是用这种方法测量楼层的高度也存在较大误差。具体是什么呢?听听这名同学的分析。

  生:在之前的一次课外活动中,我们科技小组用刻度尺测量了学校的楼梯,发现楼梯的每一个台阶高度都不完全相等,台阶高度有的相差一厘米,所以我觉得小明他们用一个台阶的高度 h 乘以台阶数 n 作为物体上升的高度会存在较大误差。

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《8年级下册物理 第11章 第2节 功率 第2课时 逐字稿-4,323字 第5版》.docx
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