师:同学们好,今天我们一起来学习北师大版八年级物理第九章第四节功率。上一节我们已经学习了功的概念和计算,下面我们来看这样一个问题:在建筑工地上,要把100块砖移到15米高的平台上,有哪些方法呢?首先,可以用滑轮将砖运送到楼上,还可以使用提升机。通过计时,我们知道用滑轮运砖到楼上需要10分钟,而用起重机需要4分钟。同学们想一想,人和起重机做的功一样吗?人和起重机都是将相同重量的砖运送到相同高度,克服相同重力,做的功是相同的。那他们做功所用的时间一样吗?从记录可知,人用时更多,起重机用时更少。在做功相同的情况下,一个用时多,一个用时少,能不能说起重机做功比人用滑轮做功更快呢?是的,可以这样说。
接着看另外一种情况,人在10分钟内将1000块砖运送到15米高的楼上,而起重机用10分钟将2500块砖运送到15米楼上。大家想一想,他们做功一样吗?我们看到起重机将更多的砖运送到相同高度的楼上,所以起重机克服重力所做的功更多。那他们所用时间相同吗?人和起重机都用10分钟将砖运到楼上,所用时间相同。在相同时间内,起重机比人做的功更多,所以可以说起重机做功更快一点。总结一下,在做功所用时间相同时,做的功越多,做功就越快。
再看一种情况,人在12分钟内将若干块砖运送到楼上,起重机在5分钟内将一些砖也运送到楼上。人运送的砖更多,所以人比起重机做的功要多。但起重机只用了5分钟,人却用了12分钟,起重机比人所用时间更少。大家思考一下,若时间和做功都不相同时,怎么比较做功的快慢呢?提到快慢问题,八年级我们学过一个物理量也是比较快慢的,是什么呀?对,是速度,速度比较的是物体运动的快慢。我们一起想想,是如何比较物体运动快慢的呢?
我们有三个方法:第一个方法,在所用时间相同时,比较路程,路程大的速度就快;第二个方法,通过相同路程,比较时间,用时少的速度就快;最后,我们用单位时间内通过的路程定义速度来比较物体运动的快慢。那么比较做功的快慢,是不是也可以这样呢?是不是可以类比物体运动的快慢来判断物体做功快慢呢?根据方法一,在相同时间内比较路程大小,现在比较做功快慢,就可以在所用时间相同时,比较做功,做功多的做功快。类比相同路程内所用时间少的物体运动得快来比较做功,在做相同的功时,用时少的做功快。简而言之,我们可以用相同时间比做功,相同做功比时间来判断物体做功的快慢情况。如果做功不相同,所用时间也不相同时,也可以看单位时间内所做的功的多少,单位时间内做功多,做功就快。
物体运动的快慢,我们引入了速度这个物理量。物体做功的快慢,我们也引入一个新的物理量——功率,它是用来表示做功快慢的物理量。类比速度的定义,我们给功率下这样一个定义:功与做功所用时间之比称之为功率,在数值上等于单位时间内所做的功。通常我们用大写的P来表示功率,写成数学表达式就是功率P = 功W÷时间t。其中功的单位是焦,时间的单位是秒,所以功率的单位是焦每秒。为了纪念一位伟大的物理学家,我们把焦每秒写作瓦特,简称瓦,用大写的W来表示。此时1瓦特 = 1焦每秒。
这位物理学家就是著名的詹姆斯·瓦特,他是英国发明家,也是第一次工业革命的重要人物。1776年他制造出第一台有实用价值的蒸汽机,之后又经过一系列重大改进,使之成为万能的原动机,在工业上得到广泛应用。他开辟了人类利用能源新时代,使人类进入蒸汽时代。后人为了纪念这位伟大的发明家,把功率的单位定为瓦特,简称瓦,用大写的W表示。除了瓦特这一基本单位,生活中还可以用千瓦和兆瓦来表示功率。其中1千瓦 = 1000瓦,1兆瓦 = 10?瓦。
同学们,我们已经简单认识了功率的概念,下面一起来看看生活中的功率。人长时间工作的功率约为70瓦,优秀运动员短时间的功率约为1千瓦。公交车工作的功率约30千瓦,火车的功率约4800千瓦,万吨级远洋货轮功率约7000 - 23000千瓦。生活中很多地方都能见到功率这个物理量,比如客车的铭牌上写着功率为221千瓦,拖拉机的铭牌写着配用动力5.38 - 7.35千瓦。下面大家一起看一道例题:使用机械做功时,下列说法中正确的是( )
A. 功率大的机器一定比功率小的机器做功多。
B. 功率大的机器一定比功率小的机器做功时间少。
C. 功率小的机器一定比功率大的机器做功慢。
D. 以上说法都不对。
同学们,给大家1分钟思考时间,想一想这道题答案应该选什么呢?
这道题的正确答案是C,你选对了吗?对于这个问题,我们从功率P = W÷t这个角度考虑。对于一个机械来说,它所做的功W越多,所用时间t一般也会越多;同样,它做功所用时间t越多,最终做的功W一般也会越多。在时间不确定的情况下,功率大的机械和功率小的机械做功情况说不清楚。有可能功率大的机械做功所用时间少,而功率小的机械做功时间更多,此时功率小的机器做功可能会更多。同样道理,功率大的机械跟功率小的机械做功时间也是不确定的,所以A和B都是错的。而对于C选项,功率小的机器一定比功率大的机器做功慢,前面我们说过功率的物理意义就是做功的快慢,功率越大做功越快,功率越小做功越慢,所以C选项正确。
