鲁科版必修2 第2章第2节 势能的改变 课件（32张）.ppt

第2章能的转化与守恒 第2节势能的改变 第2章能的转化与守恒 学习目标1 理解重力势能及其表达式 2 知道重力做功与物体重力势能改变的关系 3 知道弹性势能的概念及影响弹性势能大小的因素 4 联系生活和生产实践中势能与其他形式能转化的例子 了解能量转化 培养学生学习物理的兴趣和理论联系实际的能力 一 重力势能 高度 a b 想一想 1 美国升级后的巨型钻地弹重达14吨 由b 52在2万米高空投放 能钻透60米深的混凝土工事 为什么要这么重而且要这么高的地方投放 提示 增大重力势能 2 关系式 wg 重力 减少 增加 ep1 ep2 ep 想一想 2 滑雪运动员从雪山高处高速滑下 运动员的重力做了正功还是负功 其重力势能增大了还是减小了 当冲上另一个高坡时会怎样 提示 运动员从高处滑下 位移向下 重力做了正功 由于高度降低 其重力势能减小 当运动员冲上另一个高坡时 重力做负功 重力势能增大 三 弹性势能的改变1 弹性势能物体因发生 而具有的能 2 影响弹性势能的因素一个物体弹性势能的大小取决于 的大小 3 弹性势能的改变物体弹性势能的改变总是与 相对应 即弹力对外做了多少功 弹性势能就 多少 反之 克服弹力做了多少功 弹性势能就 多少 4 势能由 决定的能 包括 和 等 弹性形变 弹性形变 弹力做功 减少 增加 相对位置 重力势能 弹性势能 判一判 3 1 发生弹性形变的物体都具有弹性势能 2 只有弹簧在发生弹性形变时才具有弹性势能 3 弹性势能可以与其他形式的能相互转化 提示 1 2 3 对重力势能的理解 1 重力势能的正负重力势能是标量 其数值可正可负可为零 表示的是相对大小 如图所示 物体在a b c三点重力势能的正负如下表 正值 正值 零 正值 零 负值 零 负值 负值 2 重力势能的三个性质 1 相对性 重力势能具有相对性 物体具有的重力势能ep mgh是相对于零势能面的 对于同一物体 选取不同的水平面作为零势能面 其重力势能具有不同的数值 即重力势能的大小与零势能面选取有关 2 变化量的绝对性 当一个物体由一个位置运动到另一个位置时 两个位置的高度差是绝对的 即与参考平面的选取无关 因此物体在这两个高度不同的位置时 重力势能之差是一定的 与参考平面的选取无关 3 系统性 所谓物体的重力势能 实际上是地球和物体组成的系统所共有的 并非物体单独所有 若地球和物体之间突然失去相互作用力 被举高的物体也就不再具有做功的本领 也就没有重力势能 通常所说的物体具有多少重力势能 实际上是一种简略的说法而已 特别提醒 1 零势能面的选择是任意的 在实际应用中 应以解决问题方便为原则选择零势能面 2 如果在同一个问题涉及多个物体的重力势能 必须选取一个统一的参考平面 如图所示 桌面距地面h2 0 8m 一物体质量为2kg 静止在距桌面h1 0 4m处 g取9 8m s2 1 以地面为参考平面 计算物体具有的势能 并计算物体由静止下落到桌面的过程中 重力势能减少了多少 2 以桌面为参考平面 计算物体具有的势能 并计算物体由静止下落到桌面的过程中 重力势能减少了多少 答案 1 23 52j7 84j 2 7 84j7 84j 规律总结 1 重力势能的计算公式ep mgh中 h表示物体距参考平面的高度 因此求物体的重力势能时 一定要找准物体的重心到参考平面的高度 2 重力势能的变化与重力做功有关 与参考平面的选取无关 1 质量为20kg的薄铁板平放在二楼的地面上 二楼地面与楼外地面的高度差为5m 这块铁板相对二楼地面的重力势能为 j 相对楼外地面的重力势能为 j 将铁板提高1m 若以二楼地面为参考平面 则铁板的重力势能变化了 j 若以楼外地面为参考平面 则铁板的重力势能变化了 j g取10m s2 0 103 200 200 解析 根据重力势能的定义式 以二楼地面为参考平面 ep 0以楼外地面为参考平面 e p mgh 20 10 5j 103j以二楼地面为参考平面 ep ep2 ep1 mgh1 0 20 10 1j 200j以楼外地面为参考平面 e p e p2 e p1 mg h h1 mgh mgh1 20 10 1j 200j 1 重力做功的特点 1 重力做功w mgh1 mgh2 mg h1 h2 其中 h1 h2 为物体初 末位置的高度差 说明重力做功与路径无关 只由起点和终点位置的高度差决定 2 重力做功的多少与物体是否受其他力无关 与物体的运动状态无关 重力做功与重力势能变化的关系 2 重力做功与重力势能的区别与联系 重力对物体做功 由于物体与地球的相互作用 且由它们之间的相对位置决定的能 wg gs mg h ep mgh 重力g和初末位置的高度差 h 重力mg和某一位置的高度h 只与初 末位置的高度差有关 与路径及参考平面的选择无关 与参考平面的选择有关 同一位置的物体 选择不同的参考平面会有不同的重力势能值 过程量 状态量 重力做功的过程是重力势力能改变的过程 重力做正功 重力势能减少 重力做负功 重力势能增加 且重力做了多少功 重力势能就改变多少 即 wg ep1 ep2 特别提醒 1 重力做功wg与重力势能改变量 ep mgh2 mgh1之间的关系应为wg ep 即重力做功等于势能改变量的 负 值 而不等于势能的变化量 2 重力势能的改变由重力做功多少来度量 如图所示 在水平地面上平铺n块砖 每块砖的质量为m 厚度为h 若将砖一块一块地叠放起来 至少需要做多少功 思路探究 叠放前和叠放后相比较重力势能如何变化 名师归纳重力势能变化的两种求解方法法一 应用重力势能变化公式 ep ep2 ep1来求 具体方法是首先选取零势能参考平面 然后应用ep mgh求出物体在初 末位置的重力势能 再代入定义式 ep ep2 ep1求出重力势能变化量 法二 应用重力势能变化与重力做功的关系来求 先根据条件确定初 末位置的高度差 h 代入wg mg h求出重力做的功 再利用关系式 ep wg确定重力势能的变化量 2 如图所示 一物体从a点分别沿粗糙面ab 光滑面ac 曲面ad滑到同一水平面上的b c d点 则下列说法中正确的是 a 沿ad面重力做功多b 沿三个面减少的重力势能相同c 沿ab面重力势能减少多d 沿三个面重力做的功相同 解析 选bd 从a运动到b 从a运动到c 从a运动到d三个过程虽然路径不同 接触面粗糙程度不同 但下落高度相同 即在重力方向上的位移相同 重力做功相同 重力做的功等于重力势能的减少量 重力做功相同 重力势能的减少量相同 故本题选项b d正确 方法技巧 整体法研究绳子 链条类柔软物体的重力势能物体的重力势能与物体的重力和物体重心位置的高度有关 在实际问题中 经常会遇到细绳 链条等柔软类物体的重力势能的求解 柔软类物体的重心位置不易确定 在处理这类问题时应注意以下三点 1 准确确定物体的重心 并确定重心位置相对于零势能参考平面的高度h 2 柔软类物体的形状容易发生改变 而物体的重心位置与物体的形状及质量分布有关 因此 这类问题中难点就是准确确定物体的重心位置的高度 3 粗细均匀 质量分布均匀的绳子 链条等柔软类物体 当其以直线 即水平 竖直或倾斜 形式放置时 重心位置高度h表示其长