粤教版必修2 第四章第二节动能　势能 课件（37张）.ppt

第二节动能势能 第四章机械能和能源 学习目标1 理解动能的概念 知道它是标量 会用动能的表达式进行相关分析和计算 2 理解重力势能的概念 知道重力势能具有相对性 会用重力势能的表达式进行相关分析和计算 掌握重力做功的特点及与重力势能变化间的关系 3 了解弹性势能的概念 知道弹性势能的大小与哪些因素有关 第四章机械能和能源 一 功和能的关系1 能量 1 概念 一个物体能够对其他物体 我们就说这个物体具有能量 2 形式 能量有各种不同的形式 如机械能 内能 光能 化学能 核能等 不同的运动形式对应于不同形式的能 2 功与能的关系做功的过程就是 的过程 做了多少功 就有多少 发生转化 所以功是能量转化的量度 做功 能量转化 能 想一想 1 拉开的弓将箭发射出去的过程中 做功与能量转化情况是怎样的 提示 弓弦对箭做正功 弓的弹性势能转化为箭的动能 弓弦对箭做了多少功 就有多少弹性势能转化为箭的动能 二 动能1 定义 物体由于 而具有的能量 2 公式 ek 物体的动能等于物体的 与它的 的一半 3 矢标性 动能是 只有 没有 4 单位 与功的单位相同 在国际单位制中都是 简称 符号是 运动 质量 速度的平方乘积 标量 大小 方向 焦耳 焦 j 想一想 2 从枪口射出的子弹杀伤力很大 如果用手直接将子弹扔向目标 则杀伤力很小 这是为什么呢 乒乓球从对面高速飞来 我们可以轻易地接住它 如果是铅球高速飞来 你还敢去接吗 为什么 提示 运动物体的能量与速度和质量有关 三 重力势能1 重力势能 1 定义 由物体所处位置的 决定的能量 2 公式 ep 物体的重力势能等于它所受 的大小与所处 的乘积 3 单位 焦耳 符号j 4 矢标性 重力势能是 但有正值 负值之分 2 重力做功的特点 只与运动物体的 和 的位置有关 而与运动物体所经过的路径无关 高度 mgh 重力 高度 标量 起点 终点 3 重力做功与重力势能变化的关系 1 表达式 wg 2 内容 重力做正功时 重力势能 重力做负功时 重力势能 ep1 ep2 减少 增加 4 重力势能的相对性 1 参考平面 重力势能 的水平面 实际问题中 应视研究问题的方便选定参考平面 2 重力势能的相对性 选择不同的参考面 同一物体在同一位置的重力势能 但重力势能的差值与参考平面的选取 3 ep mgh中 h是相对于参考平面的高度 当物体在参考平面以上时 重力势能取 当物体在参考平面以下时 重力势能取 为零 不同 无关 正值 负值 想一想 3 因为物体一旦处于一定高度时 就具有了一定的能量 而当它从高处落下时 这些能量就会以做功的方式释放出来 这种能量的大小与哪些因素有关呢 提示 质量 高度 四 弹性势能1 定义 发生形变的物体 在恢复形变时都能够 因而具有能量 2 弹性势能的大小弹性势能跟 的大小有关系 例如弹簧的弹性势能跟弹簧被拉伸或压缩的 有关 被拉伸或压缩的 越大 弹簧的弹性势能就越大 3 势能 与相互作用物体的 有关的能量都叫做势能 对外做功 形变 长度 长度 相对位置 想一想 4 橡皮筋拉的越长 弹性势能越大吗 提示 不是 在弹性限度内 橡皮筋拉的越长 弹性势能越大 如果超过了橡皮筋的弹性限度 弹性势能就不再随着橡皮筋的拉长而增大 对动能的理解 1 动能是标量动能只与运动物体的质量以及速率有关 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 单选 关于对动能的理解 下列说法不正确的是 a 动能是普遍存在的机械能的一种基本形式 凡是运动的物体都具有动能b 动能总是不小于零的值 但对于不同的参考系 同一物体的动能大小是不同的c 一定质量的物体 动能变化时 速度一定变化 但速度变化时 动能不一定变化d 动能不变的物体 一定处于平衡状态 思路点拨 解答本题时应特别注意以下两点 1 动能与速度的关系 2 动能是标量 d 解析 可通过以下表格对各选项逐一分析 题后反思动能是标量 分析标量时只需关注其数值大小 分析矢量时必须考虑大小 方向两个因素 ab 对重力势能的理解 1 重力势能的理解 1 相对性因为ep mgh 高度h的相对性决定了重力势能具有相对性 例如计算放在桌子上的物体具有多大的重力势能时 可能有不同的结果 如图所示 若选择桌面为参考平面 物体的重力势能为0 选择地面为参考平面 物体的重力势能为正值 选择桌面上方的某一高度为参考平面 物体的重力势能为负值 2 系统性重力是地球与物体相互吸引而产生的 如果没有地球对物体的吸引 就不会有重力 也不存在重力势能 所以重力势能是这个系统共同具有的 平时所说的 物体 的重力势能只是一种简化的说法 3 重力势能是标量物体的重力势能为负值表示物体的重力势能比在参考平面上时具有的重力势能要少 这跟用正负表示温度高低是相似的 2 重力做功与重力势能的变化 1 重力做功的特点由于重力的大小 方向恒定 物体重力所做的功只跟物体的初 末位置的高度差有关 跟物体运动的路径无关 2 重力势能与重力势能的变化 重力势能具有相对性 其数值与参考平面的选取有关 重力势能的变化具有绝对性 由 ep mg h可知变化量 ep与物体所在位置的高度变化量有关 而与参考平面的选取无关 3 重力做功与重力势能变化的关系重力势能的变化过程 也是重力做功的过程 二者的关系为ep1 ep2 mgh1 mgh2 mg h1 h2 mg h wg 当物体由高处运动到低处时wg 0 ep1 ep2 表明重力做正功 重力势能减少 减少的重力势能就等于重力所做的功 当物体由低处运动到高处时 wg 0 ep1 ep2 表明物体克服重力做功 重力做负功 重力势能增加 增加的重力势能等于克服重力所做的功 特别提醒 1 重力做功的多少与物体的路径 运动性质及是否受其他力都无关 2 重力势能的变化只和重力做功有关 和其他力做功无关 即重力势能的变化只能由重力做功引起 双选 2014 厦门高一检测 关于重力势能的几种理解正确的是 a 重力势能等于零的物体 一定不会对别的物体做功b 放在地面上的物体 它的重力势能一定等于零c 在同一高度将某一物体无论向任何方向抛出 落地时减少的重力势能都相等d 相对不同的参考平面 物体具有不同数值的重力势能 但并不影响有关重力势能变化的研究 审题指导 重力势能的大小和参考平面的选择有关 但重力势能的变化量和参考面的选择没有关系 cd 解析 可通过以下表格对各选项逐一分析 2 单选 关于重力做功和物体的重力势能 下列说法中错误的是 a 当重力对物体做正功时 物体的重力势能一定减少b 物体克服重力做功时 物体的重力势能一定增加c 地球上任何一个物体的重力势能都有一个确定值d 重力做功的多少与参考平面的选取无关解析 物体重力势能的大小与参考平面的选取有关 故c错误 重力做正功时 物体由高处向低处运动 重力势能一定减少 反之 物体克服重力做功时 重力势能一定增加 故a b正确 重力做多少功 物体的重力势能就变化多少 重力势能的变化与参考平面的选取无关 故d正确 c 1 弹性势能的产生原因发生形变的物体 在恢复原状时能够对外界做功 因而具有能量 2 弹性势能的大小弹性势能的大小跟形变的大小有关 形变量越大 弹性势能也越大 对于弹簧来说 弹性势能还与劲度系数有关 当形变量一定时 劲度系数越大的弹簧弹性势能也越大 对弹性势能的理解 3 对弹性势能的理解 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 正在击球的网球拍 撑竿跳运动员手中弯曲的杆等都具有弹性势能 2 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w弹 ep弹 弹力做正功 弹性势能减少 弹力做负功 弹性势能增加 特别提醒 1 对于同一个弹簧伸长和压缩相同的长度时弹性势能是一样的 2 形变量x 0时 弹簧为原长 弹性势能为零 此时弹性势能最小 单选 2014 珠海高一检测 关于弹簧的弹性势能 下列说法中正确的是 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 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 c 解析 弹簧的弹性势能的大小 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 它的弹性势能应该减小 当它变短时 它的弹性势能应该增大 在原长处它的弹性势能最小 a b错误 形变量相同时 k越大的弹簧 它的弹性势能越大 c正确 弹簧无论拉伸还是压缩其弹性势能决定于其形变量的大小 与是拉伸还是压缩无关 d错误 规律方法弹性势能变化的判断方法 弹性势能具有相对性 但其变化量具有绝对性 因此在判断弹性势能的变化时不必考虑零势能位置 弹性势能的变化只与弹力做功有关 弹力做负功 弹性势能增大 反之则减小 3 单选 如图所示 在光滑水平面上有一物体 它的左端连一弹簧 弹簧的另一端固定在墙上 在力f作用下物体处于静止状态 当撤去f后 物体将向右运动 在物体向右运动的过程中下列说法正确的是 a 弹簧对物体做正功 弹簧的弹性势能逐渐减少b 弹簧对物体做负功 弹簧的弹性势能逐渐增加c 弹簧先对物体做正功 后对物体做负功 弹簧的弹性势能先减少再增加d 弹簧先对物体做负功 后对物体做正功 弹簧的弹性势能先增加再减少 c 解析 弹簧由压缩到原长再到伸长 刚开始时弹力方向与物体运动方向同向做正功 弹性势能减小 越过原长位置后弹力方向与物体运动方向相反 弹力做负功 故弹性势能增加 所以只有c正确 a b d错误 方法技巧 绳子 链条类物体的重力势能的求解方法 范例 8分 如图所示 在光滑的桌面上有一根均匀柔软的质量为m 长度为l的绳子 绳子的1 4悬于桌面下 从绳子开始下滑至绳子刚好全部离开桌面的过程中 重力对绳子做功为多少 绳子的重力势能增量为多少 桌面离地面高度大于l 名