师:今天我们来学习八年级人教版物理第十一章第二节功率第一课时。先看本节课学习目标:一、知道功率的概念;二、能用功率的公式解决简单的问题。在学习新课前,先复习上节课功的内容。物体重1.9牛,拉力F1将物体匀速提升0.2米,用时4.4秒。拉力F1做的功是多少焦耳?在求解力所做的功时,使用公式W = Fs,式子中拉力F题目没给出具体数值,该如何得出呢?可以根据实验,因为物体是匀速提升,所以物体受力平衡。对物体进行受力分析,发现物体除了受到向上的拉力F1外,还受到重力G的作用。拉力F1和重力G是一对平衡力,它们大小相等,所以当物体匀速直线上升时,拉力F1 = G = 1.9牛。由W1 = F1×s代入数据算出拉力F1做功为0.38焦耳。接着看第二次实验,拉力F2将同一个物体匀速提升0.2米,用时6.6秒。两次实验F1和F2做功大小相等,均为0.38焦。两次实验做功的时间不同,第一次是4.4秒,第二次是6.6秒,哪一次力做功更快呢?
生:第一次F1做功更快,做相同的功,F1用的时间更短,所以第一次F1做功更快。
师:这位同学回答得很好,做相同的功,F1使用的时间更短,所以F1做功更快。第二个问题,两次实验力F1和力F2对物体每秒分别做了多少功?
生:通过计算可知,力F1在1秒做功0.086焦耳,力F2在1秒做功0.058焦耳。
师:物理学上我们用功率来表示做功的快慢。功率用符号P表示,功率的定义是功与做功时间之比。用式子表示功率 = 力做的功÷做功所用的时间。前面我们学习过功用符号W表示,时间用符号t表示,功率的计算公式可表达为P = W÷t。这个式子中W表示做功的多少,单位是焦耳;t表示做功所用的时间,单位是秒;P表示功率,单位是焦每秒。焦每秒还有个专门的名称,叫做瓦特,简称瓦,符号是W。1瓦 = 1焦每秒,1瓦表示力在1秒内做的功是1焦耳,所以功率的大小等于力在1秒内所做的功。下面我们利用刚学习到的功率知识解决几个问题,请看第一题。物体A在大小为40牛的水平拉力作用下沿水平面做直线运动,其路程 - 时间关系如图所示。第一小题,求0 - 4秒拉力做功是多少焦耳,功率是多少瓦呢?
生:从题目可知,拉力为40牛。物体在这段时间通过的路程可以从图像上找出相关信息,从图像中可以看出物体在这4秒通过的路程是8米。已知力F和物体在F的方向上通过的距离,要求力做的功,我们利用公式W = FS,拉力做的功W1 = F×S1 = 40牛×8米 = 320焦。前面算出了W1 = 320焦,从图像上可知T1 = 4秒,所以拉力做功的功率P1 = W1÷T1 = 320焦÷4秒 = 80瓦。
师:第二小题,求4秒到20秒拉力做功是多少焦耳,这段时间拉力做功的功率是多少瓦呢?
生:由图像可得,物体在4 - 20秒内做匀速直线运动,路程为12米,因此物体在4 - 20秒内做功为W2 = F2×S2 = 40牛×12米 = 480焦耳。4 - 20秒内用时长为16秒,因此功率P2 = W2÷T2 = 480焦耳÷16秒 = 30瓦。
师:这位同学说得很好,利用对应的公式W = Fs,结合从图像上找出的信息,4 - 20秒通过的路程是12米,求出它的功是480焦耳。再根据公式P = W÷t,结合前面求出来的功和图像上的信息,求出功率是30瓦。我们来看第3小题,以上两个时间段,哪段时间拉力做功多,哪段时间拉力做功快呢?
生:由题一可知,0 - 4秒内拉力做功320焦耳;题2可知,4 - 20秒内拉力做功480焦耳。0 - 4秒内拉力做功320焦耳小于4 - 20秒内拉力做功480焦耳,因此4 - 20秒内拉力做功多。0 - 4秒拉力做功功率为80瓦,4 - 20秒内拉力做功功率为30瓦,0 - 4秒拉力做功功率80瓦大于4 - 20秒拉力做功功率30瓦,因此0 - 4秒拉力做功快。
师:这位同学说得对,通过对比数据我们可以看出做功的多少和做功的快慢是两个不同的概念。功表示的是做功的多少,而功率表示的是做功的快慢,它们两者之间没有必然的联系。0 - 4秒我们知道拉力做功的功率是80瓦表示什么呢?
生:它表示1秒内做功为80焦耳。
师:那么4 - 20秒功率为30瓦又表示什么?
生:30瓦表示每秒做功30焦。
师:很好。盖房子搬砖时,观察以下两种搬砖的情景,同学们思考一下,人做工的快慢和机械做功的快慢有什么不同呢?
生:很明显,机器做功更快,功率更大。
师:工程技术上还常用千瓦作为功率的单位,千瓦的符号是kW,1kW = 1000W。接着我们来看第二题。某汽车铭牌如图所示,它在平直公路上匀速行驶,此时发动机的功率为40千瓦,行驶速度为20米每秒。第一小题,若发动机牵引力用F表示,小汽车的速度用v表示,请从公式P = W÷t推导出牵引力的功率P = F×v。
