《功和功率》主题单元设计
主题单元标题
功和功率
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适用年级
高中一年级
所需时间
2课时+1课外活动
主题学习概述(简述单元在课程中的地位和作用、单元的组成情况，解释专题的划分和专题之间的关系，主要的学习方式和预期的学习成果，字数300-500)
本单元是高中物理必修二第七章学习的中心部分，集中介绍了的物理量：功和功率的概念。是进一步学习、探究物体功能关系的基础，是学好整个高中物理重要的单元。
这一单元涉及到学生学习高中物理力学部分的中心知识“功能关系”的基础。“功”是本章知识链中非常重要的一环。课标要求学生“能举例说明功是能量变化的量度”，力争通过本章的学习，经过对功和能量变化关系的多次探究体验逐步加深理解。功是在初中学习的继续和提高，重点认识做功的两个必要因素和功的计算公式。
学生在初中学习的有关功率的物理概念是不全面和不够严密的。针对这种情况，在本主题单元中，为了帮助学生从中获得基本认识的提高，同时兼顾学生的可接受性，做到从生活中来，从具体到抽象，贯彻循序渐进、逐步到位的原则，重点加强学生对由“平均功率”的定义式向“瞬时功率”的物理意义的认识转变，进一步学会瞬时功率的计算公式。
通过对动力机械的分析，讨论额定功率和实际功率，最后，根据对物体做功的公式和运动学公式导出功率和速度的关系。达到正确区分瞬时功率和平均功率的目的；能分析汽车发动机功率一定时，牵引力与速度之间的关系。
本单元的内容设计成两个专题来组织学习，另设计一个课外活动来全面学习，知识的灵活运用。
专题一：功； 专题二：功率（结合研究性学习来完成）。
学生最后的学习成果将是一份小组研究性学习的关于“机车启动问题“的研究报告。
主题学习目标（描述该主题学习所要达到的主要目标）
知识与技能：
1、知道功的定义及功的两个必要因素。
2、掌握功的一般公式及各个字母的意义。
3、知道功是标量，理解正负功的物理意义。
4、知道功率的物理意义、定义式和单位。
5、理解公式P=FV的意义，正确区别平均功率和瞬时功率的概念及其应用。
过程与方法：
1、通过演示和实例，认识到功的两个必要因素。
2、通过猜想、从特殊到一般等方法培养推理能力。
3、通过功率的定义体会比值法定义物理量的科学方法。
4、通过调查各种机械的铭牌，感受运用功率的知识分析和解决“动力机械启动问题”的方法。
情感态度与价值观：
1、 通过分析日常现象，培养探究周围事物的习惯，培养学习物理的兴趣。
2、培育发表见解的意识和与他人交流的愿望。
3、养成具体问题具体分析和严密思维的习惯。
4、提高理论联系实际、解决实际问题的能力。
5、培养敢于发表自己观点、善于合作的良好习惯。
对应课标
1、举例说明功是能量变化的量度，理解功和功率。
2、知道功的一般公式，理解正负功的物理意义。
3、区别瞬时功率和平均功率，额定功率和实际功率。
4、能利用公式P=FV分析解决实际问题。
5、关心生活和生产中常见机械功率的大小及意义。
主题单元问题设计
1、做功和能量变化是怎么样的关系?
2、怎样理解功的物理意义？会写出功的计算公式；怎样计算合力的功？
3、说说功率的物理意义？写出功率定义式；怎样推导和理解瞬时功率的公式？
4、说一说，实际功率和额定功率、瞬时功率和平均功率的区别？
专题划分
专题一：功 （1课时）
专题二：功率 （1课时+1节课外活动）
专题一
专题一：功
所需课时
1课时
专题一概述 (介绍本专题在整个单元中的作用，以及本专题的主要学习内容、学习活动和学习成果)
“功”是本章知识链中非常重要的一环。课程标准中要求学生“能举例说明功是能量变化的量度”，教科书在处理这一课程目标时，不是简单的提出这一结论，而是让学生在全章的学习中，经过对功和能量变化关系的多次体验，逐步深入的。
通过本专题的学习，使学生知道做功的两个不可缺少的要素，功的概念和功的计算公式是本专题的重点；先分析力和位移的方向关系，逐步深入到正、负功的问题，弄清其物理意义是本专题的难点；进一步认识到“合力的功等于各分力做功的代数和”，“能求各力做的总功”是本专题的最高要求。初步培养学生运用数学知识解决物理问题的能力，培养学生抽象物理模型的基本素养。
本专题学习目标 （描述该学习所要达到的主要目标）
知识与技能
1．理解功的概念：
(1)知道做机械功的两个不可缺少的因素，知道做功和“工作”的区别；
(2)知道当力与位移方向的夹角大于90°时，力对物体做负功，或说物体克服这个力做了功；理解正功、负功的概念，会根据公式计算多个力的总功。
2．掌握功的计算：
(1)知道计算机械功的公式W=FScosα；知道在国际单位制中，功的单位是焦耳(J)；知道功是标量。
(2)能够用公式W=FScosα进行有关计算。
过程与方法
通过推导功的一般公式的学习和变力做功的学习；初步理解化变力为恒力、处理变力做功的思想方法。受到科学方法训练，培养推理能力和求异思维。
情感、态度与价值观
通过教学，培养观察事物的辩证唯物主义观点。
本专题问题设计
1、什么是做功的两个必要因素？
2、力与位移同方向时，力做的功是多少；力与位移平行时，力做不做功？
3、当力与位移夹角为任意角度α时，力所做功是多少？（功的一般公式）
4、当α为锐角、直角、钝角时，力做功的特点是什么。
5、功的正、负是不是功的方向？如果不是，正负功的物理意义是什么？
所需教学材料和资源(在此列出学习过程中所需的各种支持资源)
信息化资源
视频、图片、多媒体课件
常规资源
粉笔、黑板、三角板等
教学支撑环境
具有多媒体操作平台的教室
其 他
学习活动设计（针对该专题所选择的活动形式及过程）
第一课时
活动一：举例说明日常生活所见到的力做功的现象
1．导入情景、提出问题
①利用多媒体播放一段反映力做功的的视频。（货物在起重机的作用力下被举高，列车的机车牵引列车加速前进，手用力拉弹簧增加了弹性势能……）。提问：这些场景中哪些情况里做了功？
②学生展示课前收集的资料，联系日常生活中身边熟悉的实例作出说明。
2．学生发表见解
活动二：你认为力对物体做功的要点是什么？
学生分组研讨①货物在起重机的作用力下被举高；②手托物体沿水平方向前进时手的支持力做功情况。两种情况下力是否做了功？
通过对上述素材的分析，你认为力做功的要素是什么？
2．归纳总结
活动三：如何定量的计算力做功的多少？
1．导入情景、提出问题
用绳子斜向上拉物体沿水平方向前进。提出问题：怎样定量（准确）计算力与位移成任意夹角时做的功？
学生分组研讨（提示：矢量的分解。）分解力还是分解位移？
3．归纳总结
4．拓展：力与位移成夹角为零度、锐角、钝角、直角、平角时，力对物体做功的情况？
活动四：研讨：功的正、负是不是功的方向？如果是，说说理由。如果不是，讨论是什么意义？各小组展示讨论的结果，统一确定正负功的物理意义。
问题：功的正、负是不是功的方向？
学生研讨：力与位移成夹角为零度、锐角时，功都是正功，有无方向的意义。
提出问题：力与位移成夹角为直角时，功为零，是不是没做功？
学生研讨：力与位移成夹角为钝角、平角时，功都是负功，有无方向的意义。
师生共同总结确定正负功的物理意义。
活动五：问题：物体运动中受多个力的作用，合力的功与各力做功的代数和相等吗？
师生共同通过具体的实例计算，得出结论：合力的功与各力做功的代数和相等。
课外思考：如何求物体受到的各力的总功？
教学评价
可评价的学习要素
1、正确说出功的必要因素和功的一般公式。
评价方法：现场评价
评价指标：①参与程度、积极程度 ②举例恰当程度 ③课前材料的准备情况
2、通过具体的实例计算功的大小，说明正负功的意义。
评价方法：测验
评价指标：①答题时间 ②每题答对率 ③及格人数（60---74分） ④良好人数（75---84分以上）⑤优秀人数（85分以上） ⑥平均分
学习活动过程
评价方法：量规
① 参与程度、积极程度 ②思维逻辑、严密性 ③表达展示 ④协作精神
专题二
专题二：功率
所需课时
1课时+1节课外活动
专题二概述 (介绍本专题在整个单元中的作用，以及本专题的主要学习内容、学习活动和学习成果)
功率是反应力做功快慢的物理量。功率的概念广泛的应用于人们的日常生活和科技之中。学生在初中已经学过功率的概念，引入并不困难，本专题首先通过两台起重机做功相同，时间不同，引出功率的概念和定义式，并通过对动力机械的分析，讨论额定功率和实际功率，最后，根据对物体做功的公式和运动学公式导出功率和速度的关系。达到正确区分瞬时功率和平均功率的目的；能分析汽车发动机功率一定时，牵引力与速度之间的关系。
本专题学习目标 （描述该学习所要达到的主要目标）
知识与技能
1、理解功率的定义，区别额定功率与实际功率的联系；能用P=w/t，P=Fv进行计算。
2、了解平均功率和瞬时功率的含义。
3、根据功率的定义式推导P=FV，并能用于分析、计算和解释现象。
过程与方法
1、通过分析汽车发动机的启动过程，体会牵引力与加速度、速度之间的变化关系。
2、P=w/t通常指平均功率，P=Fv 为瞬时功率；分析汽车的启动，注意知识的迁移。
3、通过对各种机械的功率的探究和有关功率的测量，认识功率概念在生活中的应用。
情感、态度与价值观
感知功率在生活中的实际应用，提高学习物理科学的价值观。
本专题问题设计
1、什么是功率？定义式是什么？
2、什么是机械的额定功率和实际功率？
3、平均功率和瞬时功率的含义是什么？
4、功率、速度和牵引力有什么样的关系？，在汽车启动过程中有怎样的体现？
5、怎样分析汽车发动机功率一定时，牵引力与速度之间的关系？汽车匀加速启动时，功率、牵引力、速度、加速度之间的变化关系？
所需教学材料和资源(在此列出学习过程中所需的各种支持资源)
信息化资源
微机、实物投影展台、投影、屏幕、Microsoft PowerPoint软件。
常规资源
粉笔、黑板等
教学支撑环境
具有多媒体操作平台的教室，网络教室
其 他
电动玩具汽车
学习活动设计（针对该专题所选择的活动形式及过程）
第一课时
活动一：知识回顾
力对物体所做功的求解公式是什么？ 答： W=Flcosα
合力做功 （总功）的求法：（一种方法是：先求出合力再计算合力做的功即W总=F合Scosθ。
另一种方法是： W总=W1+W2+W3+······ 即总功等于各个力做功的代数和。）
活动二：思考与讨论
实例1：一台甲起重机在 1min 内把1吨的货物匀速提升到预定高度，另一台起重机乙在 30s 内把1吨的货物匀速提升到相同高度。
实例2：一台甲起重机在 30s 内把1吨的货物匀速提高了10m。另一台起重机乙在 30s 内把1吨的货物匀速提高了5m。
提出问题： 1、这两个起重机对货物做的功有什么关系？
2、这两个起重机哪一个做功的快？
3、你又是怎么比较它们做功快慢的？
学生分组讨论，展示讨论的结果。
得出结论：功率是表示力对物体做功快慢的物理量。定义：功W跟完成这些功所用时间t的比值。定义式P=W/t,功率是标量。功率表示做功过程中能量转化的快慢。
活动三：分组探究
提出问题：根据功率的定义，功率是平均功率，力对物体做功时有无瞬时做功的快慢--瞬时功率？
说明：即使是同一个力做功，做功的功率也可能是变化的，在一段时间内力对物体做功的功率，实际上是这段时间内力对物体做功的平均功率。平均功率：描述一段时间内做功的平均快慢。瞬时功率：表示在某一时刻做功的快慢。
展示成果：瞬时功率公式：P＝Fvcosα
平均功率P＝Fv （V是平均速度）； 瞬时功率P＝Fv （V是瞬时速度）；一般表达式：P＝Fvcosα
活动四：讨论区分机械的“额定功率和实际功率”，区别“平均功率和瞬时功率”。
成果展示，各小组派代表汇报组内讨论的结果。
第二课时
研究性学习：机车启动过程探究
1．成立课题研究小组组内人员构成采取“异质”组合原则；各小组间保证研究实力均等，小组间实现“同质”。每组9人， 各成员选出组长1名、副组长2名，负责每名同学的分工和本组研究课题的开展和管理。
2．小组分工与策划
9人可分成三个小组，每组3人，第一组收集各种机械的铭牌数据，第二组研究起重机以恒定功率提升货物时，速度、牵引力、加速度的变化关系，策划实施方案。第三组研究起重机匀加速提升货物时，速度、牵引力、加速度的变化关系，策划实施方案。
3．收集资料，查找有关信息
收集起重机上的铭牌数据，拖拉机上的铭牌数据，各种汽车上的铭牌数据，上网查找有关对车辆的资料，存放到资料文件中。
4．整理资料，合作探讨，形成研究报告
小组成员在组长的带领下，汇总信息，分析研讨，得出结论，形成报告。
通过以下问题对学生的探讨进行引领。提出问题：
1、各种机械发动机的铭牌上额定功率的表达有何不同？
2、起重机以恒定功率提升货物时，速度、牵引力、加速度的变化关系，最终匀速运动的特点？起重机匀加速提升货物时，速度、牵引力、加速度的变化关系，最终匀速运动的特点？
活动五：学生展示研究成果。
1．展示成果，汇报交流 各小组汇报研究成果，分享交流。
2．总结评价教师总结评价，根据学生研究情况总结机车启动问题的规律
教学评价
可评价的要素
1、研究性学习活动
评价方法：量规（自评+互评+师评）
评价指标：
①参与研究性学习的态度 ②收集资料、查找信息的水平 ③汇总信息，分析研究，得出结论能力 ④研究报告的规范程度 ⑤展示成果的表现
2、研究成果
评价方法：量规（自评+师评）
①展示形式 ②规范程度 ③内容的丰富程度 ④结论的严密性、准确性
3、知识与技能的达成
从以下三个方面加以评价：
①额定功率、实际功率之间的关系
②说明平均功率向瞬时功率概念的转变，通过具体问题会求平均功率和瞬时功率。
③对机车的“恒定功率启动和匀加速启动问题”给出各量变化的正确分析。
评价方法：测验
评价指标：
①答题时间 ②每题答对率
③及格人数（60---74分） ④良好人数（75---84分以上）
⑤优秀人数（85分以上） ⑥平均分
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