《动能势能》课件（2）.ppt

第二节动能势能1 能量 一个物体能对其他物体做功 就说这个物体具有 能量 转化 发生转化 能量转化 2 功和能 做功的过程就是能量 的过程 做了多少功 就有多少能量 功是过程量 能量是状态量 功是 的量度 3 物体由于 而具有的能量称为动能 用ek表示 由物体所处位置的高度决定的能量称为重力势能 用ep表示 大小等于物体所受 的大小与所处高度的 公 式ep mgh 运动 重力 乘积 4 我国 神舟 七号飞船返回舱的质量约是3 103kg 返回时进入大气层时的速度约是8km s 它的动能约是 c a 2 4 106jc 9 6 1010j b 1 92 1010jd 0 5 关于重力势能 下列说法中正确的是 d a 物体的位置一旦确定 它的重力势能的大小也随之确定b 物体与零势能面的距离越大 它的重力势能也越大c 一个物体的重力势能从 5j变化到 3j 重力势能减少了d 重力势能的减少量等于重力对物体所做的功 知识点1 功与能的关系 在安徽广德太极洞内 有一块状如卧兔的石头 石头正中央有一个光滑圆润的小洞 如图4 2 1所示 这个小洞是怎么形成的呢 原来 在这块石头的上方 有水滴接连不断地从岩缝里滴落下来 而且总是滴落在同一个地方 几百年过去了 几千 年 甚至几万年 水滴锲而不舍 日雕月 琢 终于滴穿了这块石头 成为今天太极洞内的一大奇观 图4 2 1 讨论 速度 动能 动能 做功 水滴从高处落下时重力对水滴 使得水滴落至石头前的瞬间具备一定的 也即水滴具有一定的 具有 的多个小水滴长时间坚持对石头 造成了水滴石穿 1 能量 1 概念 一个物体能够对外做功 就说这个物体具有能量 做功 2 意义 能量反映的是物体具有对外做功本领的大小 而不是反映物体对外做功的多少 如一个物体对外做功的本领很大 但它却可以不对外做功 也就是说 一个物体可以具有很大的能量 但它不一定要对外做功 3 形式 能量具有各种不同的形式 如机械能 内能 光 能 化学能等 注意 一切物体都具有能量 能量是物体的固有属性 只是一种形式的运动对应着相应形式的能 如由于机械运动而具有的能叫机械能 4 能量是状态量 是由物体的状态所决定的 能量是标量 单位是焦耳 5 实例 流动的空气可以做功 台风 龙卷风可以拔起大树 掀翻汽车 摧毁房屋 涨落的潮汐能推动水轮机转动 被举高的巨石 拉开的弓都具有能量 2 功是能量转化的量度 做功的过程就是能量转化的过程 做了多少功 就有多少能量发生转化 反之 转化了多少能量就说明做了多少功 3 功和能的三点辨析 1 功和能是两个不同的物理量 不能理解为功就是能量 能就是功 2 功对应着一个物理过程 能对应着物体存在的一个状 态 所以功是一个过程量 能是一个状态量 3 功是能量转化的量度 不能理解为功转化成了能量 也 不能说物体具有多少功 例1 有关功和能 下列说法正确的是 a 力对物体做了多少功 物体就具有多少能b 物体具有多少能 就一定能做多少功c 物体做了多少功 就有多少能量消失d 能量从一种形式转化为另一种形式时 可以用功来量度能量转化的多少 解析 做功的过程是能量转化的过程 功是能量转化的量度 不同形式的能量间可以相互转化 但能的总量保持不变 功是过程量 能是状态量 两者不能等同 而且物体具有的能量不可能完全去做功 故选项a b错误 物体做功的过程 是能量转化的过程 不是能量消失的过程 能量只能从一种形式转化为另一种形式 而且可以用功来量度能量转化的多少 故选项c错误 d正确 答案 d 触类旁通 1 关于功和能 下列说法中正确的是 a 功和能具有相同的单位 两者在本质上是相同的 所以功就是能 功可以转化为能b 做功越多 物体具有的能就越多c 能量转化中 做的功越多 能量转化越多d 功是物体能量的量度 解析 功和能虽然具有相同的单位 但两者有本质的区别 也不能互相转化 故a错 功是过程量 能量是状态量 一个物体具有的能量多 做功并不一定多 故b错 功是能量转化的量度 做的功越多 能量转化越多 可知d错 c对 答案 c 知识点2 动能 速度 动能 如果我们用手直接将子弹扔向目标 则杀伤力很小 而从枪口射出的子弹杀伤力却很大 这是因为从枪口射出的子弹 很大 也很大 乒乓球从对面高速飞来 我们却可以轻易抓住它 这是因为乒乓球的速度虽然很大 但 很小 故 也很小 如果是铅球高速飞来 我们却不敢去接它 这是因为铅球速度大而且 较大 较大 可见 运动物体的能量与物体的 和 都有关系 动能 质量 动能 速度 质量 质量 1 概念 物体由于运动而具有的能叫动能 3 理解 1 动能是标量 动能只与物体的质量和速率有关 而与其 运动方向无关 即动能只有大小 没有方向 2 动能是状态量 速度是状态量 一定质量的物体 速率 不同 动能不同 动能也是状态量 3 动能是相对量 选择不同的参考系 物体的瞬时速度不同 也就有不同的动能 在研究地表附近物体的运动时 一般都是以地面为参考系 例2 双选 关于物体的动能 下列说法中正确的是 a 一个物体的动能可能小于零b 一个物体的动能与参考系的选取有关c 两质量相同的物体若动能相同 则物体的速度也一定相同d 两质量相同的物体若动能相同 物体的速度不一定相同 解析 因为v2是一个正值 所以物体的动能不可能小于零 且速度的大小与参考系的选取有关 所以动能与参考系的选取有关 a错 b对 两质量相同的物体若动能相同 则物体的速度大小也一定相同 但方向可能不同 所以速度不一定相同 c错 d对 答案 bd 触类旁通 2 在h高处 以初速度v0向水平方向抛出一个质量为m c 的小球 不计空气阻力 小球着地时动能为 知识点3 重力势能 三峡大坝是世界第一大的水电工程 于2006年5月20日全线建成 2010年7月19日 三峡大坝迎来一次峰值在65000立方米每秒左右的洪水 堪比1998年长江三峡河段的最高峰值 这也是三峡水库建成以来所面临的规模最大的一次洪水挑战 经 国家防总批准 三峡水库于2011年9月10 日零时正式启动第四次175米试验性蓄水 至18日19时 水库水位已达到160 18米 如图4 2 2所示 图4 2 2 讨论 上升 重力势能 重力势能 动能 修筑大坝的目的是使水位 从而增加水的 而 转化为水的 从而推动涡轮机转动实现发电 1 概念 由物体所处位置的高度决定的能量叫重力势能 2 重力的功 重力是由于地球的吸引而使物体受到的力 其方向竖直向下 在地面附近其大小可看做是恒量 g mg 重力做功的特点是只与运动物体的起点和终点的位置有关 而与运动物体所经过的路径无关 3 大小 1 表达式 ep mgh 即物体的重力势能等于它所受重力 的大小与所处高度的乘积 2 单位 焦耳 简称 焦 记为 j 4 重力势能的 四性 1 系统性 重力势能是物体和地球所组成的系统共同具有的能量 不是地球上物体独有的 通常所说的物体的重力势能是一种不确切的习惯说法 2 相对性 重力势能ep mgh与参考平面的选择有关 式中的h是物体重心到参考平面的高度 重力势能是标量 只有大小而无方向 但有正负之分 当物体在参考平面之上时 重力势能为正值 当物体在参考平面之下时 重力势能为负值 3 参考平面选择的任意性 视处理问题的方便而定 一般可选择地面或物体运动时所能达到的最低点为零势能的参考点 4 重力势能变化的绝对性 物体从一个位置到另一个位置的过程中 重力势能的变化与参考平面的选取无关 它的变化是绝对的 5 重力势能的变化与重力做功的关系 重力势能的变化过 程 也是重力做功的过程 两者密切相关 1 当物体由高处运动到低处时wg 0 ep1 ep2 重力做正功时 重力势能减少 减少的重力势能等于重力所做的功 2 当物体由低处运动到高处时wg 0 ep1 ep2 物体克服重力做功 重力势能增加 增加的重力势能等于物体克服重力所做的功 例3 如图4 2 3所示 桌面距地面的高度h2 0 8m 一物体质量为2kg 放在距桌面h1 0 4m的支架上 取g 10m s2 求 物体由支架下落到桌面的过程中重力势能的变化量 图4 2 3 解 方法一 以桌面为零势能面 物体在支架上的高度为 h1 0 4m 则物体在支架上的重力势能为 ep1 mgh1 2 10 0 4j 8j 物体在桌面上的重力势能为ep2 0 重力势能的变化量为 ep ep2 ep1 8j 负号表示物体从支架下落到桌面的过程中重力势能是减少 的 方法二 物体由支架下落到桌面的过程中重力做功为w mgh1 2 10 0 4j 8j 重力做正功则重力势能减少 重力势能减少量为8j 触类旁通 3 双选 关于重力做功 下列说法正确的是 a 重力做功与路程有关 bd b 重力做功与起点和终点的高度差有关c 重力做正功 重力势能增加d 重力做负功 重力势能增加解析 重力做功与起点和终点的高度差有关 与路径无关 a项错误 b项正确 重力做正功 重力势能减少 重力做负功 重力势能增加 c项错误 d项正确 知识点4 弹性势能 2012年伦敦奥运会 中国射箭队派出了程明 方玉婷 徐晶和邢宇 戴小祥 刘招武的阵容出战 尽管六位箭手的平均年龄不足23岁 都是首次参加奥运会的 新兵 但是凭借着出色的实力 稳定 的发挥 在伦敦奥运赛场上演了 青春风 暴 其中 程明 方玉婷和徐晶携手合作 连续战胜多路强 图4 2 4 手晋级女子团体决赛 仅仅以一环之差不敌韩国女队获得银牌 随后开始的个人赛上 戴小祥更是冲破了韩国 欧美选手的重重阻碍 赢得一枚铜牌 为中国射箭队赢得了男子个人赛的首枚奖牌 讨论 能量 做功 动能 弹性势能 如图4 2 4所示为中国选手张娟娟 当她把弓拉满后放手就可以把箭射出去 这是因为拉满的弓储存了 当放手后 弓在恢复原状时 弓对箭 转化为箭的 弓被拉满时所储存的能量叫 1 定义 发生弹性形变的物体 在恢复原状时能够对外界做功 因 而具有能量 这种能量叫做弹性势能 2 理解 1 弹性势能是由发生弹性形变的物体各部分的相对位置决定的 如卷紧的发条 拉长或压缩的弹簧 拉开的弓 正在击球的网球怕 撑杆跳运动员手中弯曲的杆等都具有弹性势能 2 弹性势能跟形变的大小有关 物体的形变量越大 物体具有的弹性势能就越大 如弹簧的弹性势能跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关 被拉伸或压缩的长度越大 恢复原状时对外界做的功就越多 弹簧弹性势能就越大 3 弹性势能也是系统所具有的 同重力势能类似 弹性势能的变化由弹力做功的多少来量度 即弹力做正功 弹性势能减少 弹力做负功 弹性势能增加 弹性势能和重力势能都是由相互作用的物体各部分的相对位置决定的能量 这种与相互作用的物体的相对位置有关的能量叫势能 例4 如图4 2 5所示 质量相等的两物体中间连有一弹簧 现用力f缓慢向上提物体a 直到物体b恰好离开地面 开始时物体a静止在弹簧上面 设开始时弹簧的弹性势能为ep1 物体b刚要离开地面时 弹簧的弹性势能为ep2 则关于ep1 ep2的大小关系及弹性势能变化量 ep的说法中正确的 是 a ep1 ep2c ep 0 b ep1 ep2d ep 0 图4 2 5 解析 开始时弹簧形变量为x1 有kx1 mg 物体b刚要离开地面时弹簧形变量为x2 有kx2 mg 可得x1 x2 所以ep1 ep2 ep 0 选项a对 答案 a 触类旁通 4 下列说法中正确的是 a a 任何发生弹性形变的物体都具有弹性势能b 物体只要发生了形变 就一定具有弹性势能c 物体处于某个位置 重力势能的大小是唯一确定的d 质量大的物体 重力势能一定大解析 形变有弹性形变和非弹性形变 而发生弹性形变的物体才具有弹性势能 故a正确 b错误 重力势能的大小跟零势能面的选取有关 故c错误 质量大的物体如果离零势能面很近或在零势能面下方 重力势能也可以很小 故d错误 重力做功与重力势能的变化 1 重力做功只跟物体的初位置和末位置的高度差有关 跟物体运动的路径无关 即wg mg h mg h1 h2 2 重力对物体做正功时 物体的重力势能减