四川省大英县育才中学高一物理《第四章 第3节 势 能》课件.ppt

理解教材新知 把握热点考向 应用创新演练 第3节 知识点一 知识点二 考向二 第四章 考向一 随堂基础巩固 课时跟踪训练 考向三 1 重力做功与物体运动的路径无关 仅由物体的质量和始末两个位置的高度决定 2 物体由于位于高处而具有的能量叫做重力势能 重力做功引起物体重力势能的变化 重力做正功 物体的重力势能减小 重力做负功 物体的重力势能增加 3 发生弹性形变的物体具有弹性势能 形变越大 劲度系数越大 弹簧具有的弹性势能越大 4 势能具有系统性 重力势能是地球与物体组成的系统所共有 弹性势能是弹力装置与受弹力作用的物体组成的系统所共有 自学教材 1 重力的功 1 特点 跟物体运动的无关 仅由物体的和两个位置的高度决定 2 表达式 其中h1 h2分别表示物体的始 末位置的高度 路径 质量 始末 wg mgh1 mgh2 2 重力势能 1 定义 物体由于而具有的能量 2 大小 等于物体受到的的乘积 表达式为 3 单位 与功的单位相同 4 性质 重力势能是标量 只有大小 没有方向 重力势能有正负之分 重力势能的正负反映了物体相对于参考平面的位置关系 位于高处 重力和它的高度 焦耳 ep mgh 3 重力做功与重力势能变化的关系 1 表达式 wg ep1 ep2 2 两种情况 当物体从高处运动到低处时 重力做 重力势能 即wg 0 ep1 ep2 当物体由低处运动到高处时 重力做负功 重力势能增加 即wg 0 ep1 ep2 重力做负功也叫做 正功 减小 物体克服 重力做功 重点诠释 1 重力势能的理解 1 重力势能具有相对性 重力势能的表达式ep mgh中的h是指物体重心到参考平面的高度 因此重力势能的大小与参考平面的选取有关 选取不同的参考平面 物体的重力势能不同 选定了参考平面 物体的重力势能也就确定了 在参考平面以上为正值 以下为负值 位于参考平面时为零 2 重力势能参考平面的选取是任意的 视处理问题的方便而定 一般选取地面或物体运动时所达到的最低点所在平面为零势能参考平面 3 重力势能的变化是绝对的 物体在两个不同位置之间势能的差值是确定的 即重力势能的变化量不随参考平面的改变而改变 4 重力势能是系统共有的 倘若没有地球 就谈不上重力 那么物体也就不可能具有重力势能 所以 严格来说 重力势能是地球和物体所组成的 系统 共有的 而不是物体单独具有的 2 重力做功与重力势能的对比 1 如图4 3 1所示 质量为m的物体从桌面边缘竖直向上抛出 桌面比地面高h 物体到达的最高点距桌面高为h 若以桌面为参考面 则物体落地时的重力势能ep和整个过程中重力所做的功wg为 图4 3 1 a 0mghb mghmghc mghmg h h d mghmg h 2h 解析 取桌面为参考面 物体落地时的重力势能为 mgh 重力做功与路径无关 只与起点和终点的位置有关 wg mgh 所以b项正确 答案 b 自学教材 1 定义物体由于发生而具有的能量 2 大小物体的形变越大 弹性势能 弹性形变 越大 3 弹力做功与弹性势能变化的关系如图4 3 2所示 o为弹簧的原长处 1 弹力做负功时 如物体由o向a运动 压缩 或者由o向a 运动 伸长 时 增大 其他形式能转化为 2 弹力做正功时 如物体由a向o运动 或者由a 向o运动时 弹性势能 转化为其他形式的能 3 弹力所做的功在量度上弹性势能的变化 图4 3 2 弹性势能 弹性势能 减小 弹性势能 等于 重点诠释 图4 3 3 2 弹性势能与重力势能对比 2 下列说法正确的是 a 当弹簧变长时 它的弹性势能一定增大b 当弹簧变短时 它的弹性势能一定变小c 在拉伸长度相同时 劲度系数k越大的弹簧 它的弹性势能越大d 弹簧在拉伸时的弹性势能一定大于压缩时的弹性势能 解析 弹簧弹性势能的大小 除了跟劲度系数k有关外 还跟它的形变量 拉伸或压缩的长度 有关 如果弹簧原来处在压缩状态 当它变长时 它的弹性势能应该先减小 在原长处它的弹性势能最小 当它变短时 它的弹性势能增大 所以选项a b d均不对 答案 c 例1 在2010年的广州亚运会上 中国跳水队成功包揽了10个跳水项目的金牌 中国选手胡亚丹获得女子10m跳台金牌 当她到达最高位置时 重心离跳台的高度约为2m 当她下降到手触及水面时要伸直双臂做一个翻掌压水花的动作 这时她的重心离水面大约是1m 入水之后 她的重心能下降到离水面约2 5m处 如果她的质量为45kg 以水面为参考平面 那么她在完成一次跳水的过程中 重力势能最大为多少 最小为多少 取g 10m s2 思路点拨 解答本题时应注意以下两点 1 重力势能的最大值对应重心的最高点 重力势能的最小值对应重心的最低点 2 确定各位置相对于水面的高度 注意重力势能的正负 解析 以水面为参考平面她在完成一次跳水的过程中 离参考平面的最大距离h1 10m 2m 12m故重力势能的最大值 ep1 mgh1 45 10 12j 5 4 103j重力势能的最小值在参考平面之下2 5m处 故h2 2 5m 所以重力势能的最小值ep2 45 10 2 5 j 1 125 103j 答案 5 4 103j 1 125 103j 借题发挥 1 计算重力势能时 要先明确参考平面 2 明确物体重心的位置 找出重心相对参考平面的高度 3 当物体位于参考平面之下时 h为负值 则重力势能为负值 重力势能的正负反映重力势能的大小 1 如图4 3 4所示 用力将质量相同的甲 乙两物体分别沿斜面ab dc推至平台bc上 将甲物体推上平台做的功w甲比将乙物体推上平台做的功w乙多 下列说法正确的是 a 甲物体的重力势能大b 乙物体的重力势能大c 两个物体的重力势能一样大d 无法判断哪个物体的重力势能大 图4 3 4 解析 题目给定的条件w甲 w乙 说明在用力将物体推上平台时 外力推甲物体时做的功多 但判断重力势能的大小依据的是物体的质量和高度 两个质量相同的物体 位于同一高度时 它们的重力势能相同 答案 c 例2 如图4 3 5所示 质量为m的小球从曲面左侧上的a点滚下 经过最低点后滚到曲面右侧上的b点 已知a点距最低点的高度为h1 b点距最低点的高度为h2 求小球从a点滚到b点的过程中 重力做了多少功 小球的重力势能变化了多少 图4 3 5 思路点拨 解答本题时应注意以下两点 1 重力做功的特点 2 重力做功与重力势能变化的关系 解析 重力做的功为w mg h mg h1 h2 因为高度减小 重力做正功 所以重力势能减少 且减少的重力势能等于重力所做的功 故小球的重力势能减少了mg h1 h2 答案 mg h1 h2 减少了mg h1 h2 借题发挥 1 重力做功与物体运动的路径无关 只与初 末位置的高度差有关 2 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 重力做负功 物体克服重力做功 时 重力势能增加 增加的重力势能等于克服重力所做的功 2 一根长度l为2m 重力g为200n的均匀木杆放在水平地面上 现将它的一端从地面上抬高0 5m 另一端仍搁在地面上 则木杆重力势能的变化量为 a 400jb 200jc 100jd 50j解析 选地面为零势能面 初重力势能ep1 0 均匀木杆的重心在杆的几何中心 ep2 mgh 200 0 25j 50j ep ep2 ep1 50j 答案 d 例3 在水平地面上放一个竖直轻弹簧 弹簧上端与一个质量为2 0kg的木块相连 若在木块上再作用一个竖直向下的力f 使木块缓慢向下移动0 10m 力f做功2 5j 此时木块再次处于平衡状态 力f的大小为50n 如图4 3 6所示 求 g取10n kg 图4 3 6 1 在木块下移0 10m的过程中弹性势能的增加量 2 弹簧的劲度系数 思路点拨 弹性势能的增加量等于克服弹力所做的功 也即弹力所做的负功 所以设法求出弹簧弹力所做的功是解决问题的关键 答案 1 4 5j 2 500n m 借题发挥 弹性势能的改变量可通过弹力做功求解 也可从能量转化的角度来求解 3 图4 3 7甲是玩家玩 蹦极 游戏的真实照片 玩家将一根长为ab的弹性绳子的一端系在身上 另一端固定在高处 然后从高处跳下 图乙是玩家到达最低点时的情况 其中ab为弹性绳子的原长 c点是弹力等于重力的位置 d点是玩家所到达的最低点 对于玩家