粤教版必修2 第4章 2 动能　势能 课件（28张）.ppt

目标定位 1 明确做功与能量转化的关系 2 知道动能的表达式 会用公式计算物体的动能 3 理解重力势能的概念 知道重力做功与重力势能变化的关系 4 理解弹性势能的概念 会分析决定弹性势能大小的因素 2动能势能 1 能量 一个物体能够对其他物体 则该物体具有能量 2 功与能的关系 做功的过程就是 的过程 做了多少功 就有多少能发生转化 所以功是能量转化的量度 功和能的单位相同 在国际单位制中 都是 一 功和能的关系动能 做功 能量转化 焦耳 3 动能 1 定义 物体由于 而具有的能量 2 表达式 ek 3 单位 4 动能的 三性 相对性 选取不同的参考系 物体的速度不同 动能也不同 一般以地面为参考系 标量性 动能是 量 没有方向 状态量 动能是表征物体运动状态的物理量 与物体的运动状态 或某一时刻 的速度相对应 运动 焦耳 标 深度思考 1 做匀速圆周运动的物体的动能怎样变化 2 动能不变的物体是否一定处于平衡状态 答案 1 不变 由于匀速圆周运动的线速度大小不变 故做匀速圆周运动的物体的动能保持不变 2 不一定 动能不变的物体可能只是速度大小不变 如果速度方向发生改变 就不是平衡状态 例1 多选 关于对动能的理解 下列说法正确的是 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 动能总是正值 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 受力一定为零答案abc 1 重力做功的特点 1 做功表达式 wg 式中h指初位置与末位置的 2 做功的特点 物体运动时 重力对它做的功只跟它的 有关 而跟物体运动的 无关 二 重力势能 mgh 高度差 起点和终点的位置 路径 2 重力势能 1 定义 由物体所处 决定的能量称为重力势能 2 大小 ep 单位 符号 3 重力势能的三性 相对性 ep mgh中的h是物体重心相对 的高度 选择不同 则物体的高度h不同 重力势能的大小也就不同 所以确定某点的重力势能首先选择 位置的高度 mgh 焦耳 j 参考平面 参考平面 参考平面 系统性 重力是 与物体相互吸引产生的 所以重力势能是物体和 组成的系统共有 平时所说的 物体 的重力势能只是一种简化说法 标矢性 重力势能是 量 只有大小 没有方向 但有正负 重力势能正负的含义 正值表示物体处于参考平面 方 负值表示处于参考平面的 方 地球 地球 标 上 下 3 重力做功与重力势能变化的关系 1 做功是重力势能变化的原因 且 做了多少功 重力势能就改变多少 即wg ep 当物体从高处向低处运动时 重力做 功 重力势能 当物体从低处向高处运动时 重力做 功 重力势能 重力 重力 ep1 ep2 正 减少 负 增加 2 重力做的功与重力势能的变化量均与参考平面的选择 关 填 有 或 无 3 重力势能的变化只取决于物体 做功的情况 与物体除重力外是否还受其他力作用以及其他力是否做功等因素均无关 无 重力 深度思考 1 重力做功为什么与路径无关 2 如图1所示 幼儿园小朋友们正在兴高采烈地玩滑梯 图1 小朋友在滑梯最高点时的重力势能一定为正值吗 在地面上时的重力势能一定为零吗 小朋友沿滑梯下滑时 重力势能怎么变化 小朋友从最高点滑落到地面过程中重力势能的变化与参考平面的选取有关吗 答案 1 由w fscos 可知 wg mg scos 其中scos 为在重力g方向的位移 即高度差 也就是说重力做功的大小由重力大小和两点的高度差决定 与其他因素无关 所以只要起点和终点的位置相同 不论沿着什么路径由起点到终点 重力所做的功相同 2 不一定 若选最高点为参考平面 则小朋友在最高点的重力势能为0 在地面上的重力势能为负 沿滑梯下滑 小朋友的重力势能减小 重力势能的变化与参考平面的选取无关 例2 某游客领着孩子游泰山时 孩子不小心将手中的皮球滑落 球从a点滚到了山脚下的b点 高度标记如图2所示 则下列说法正确的是 图2 a 从a到b的曲线轨迹长度不知道 无法求出此过程中重力做的功b 从a到b过程中阻力大小不知道 无法求出此过程中重力做的功c 从a到b重力做功mg h h d 从a到b重力做功mgh答案d解析重力做功与物体的运动路径无关 只与初 末状态物体的高度差有关 从a到b的高度是h 故从a到b重力做功mgh d正确 例3 下列关于重力势能的说法正确的是 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 重力势能增加了d 在地面上的物体具有的重力势能一定等于零答案c 解析物体的重力势能与参考平面有关 同一物体在同一位置相对不同的参考平面的重力势能不同 a选项错 物体在零势能面以上 距零势能面的距离越大 重力势能越大 物体在零势能面以下 距零势能面的距离越大 重力势能越小 b选项错 重力势能中的正 负号表示大小 5j的重力势能小于 3j的重力势能 c选项对 只有选地面为零势能面时 地面上的物体的重力势能才为零 否则不为零 d错误 1 计算物体的重力势能 必须首先选定零势能面 2 零势能面以下的重力势能均为负值 号代表重力势能的大小 因此 比较大小时 一定要带着 号进行比较 例4 如图3所示 桌面距地面的高度为0 8m 一物体质量为2kg 放在桌面上方0 4m的支架上 g取10m s2 求 图3 1 以桌面为零势能参考平面 计算物体具有的重力势能 并计算物体由支架下落到地面过程中重力势能减少多少 2 以地面为零势能参考平面 计算物体具有的重力势能 并计算物体由支架下落到地面过程中重力势能减少多少 3 以上计算结果说明什么 答案 1 8j24j 2 24j24j 3 见解析 解析 1 以桌面为零势能参考平面 物体距离零势能参考平面的高度h1 0 4m 因而物体具有重力势能ep1 mgh1 2 10 0 4j 8j 物体落至地面时 物体重力势能ep2 2 10 0 8 j 16j 因此物体在此过程中重力势能减小量 ep ep1 ep2 8j 16 j 24j 2 以地面为零势能参考平面 物体的高度h1 0 4 0 8 m 1 2m 因而物体具有的重力势能ep1 mgh1 2 10 1 2j 24j 物体落至地面时重力势能ep2 0 在此过程中物体重力势能减小量 e ep1 ep2 24j 0 24j 3 通过上面的计算可知 重力势能是相对的 它的大小与零势能参考平面的选取有关 而重力势能的变化是绝对的 它与零势能参考平面的选取无关 其变化值与重力对物体做功的多少有关 重力势能是相对的 但重力势能的变化是绝对的 物体在两个高度不同的位置时 由于高度差一定 重力势能之差也是一定的 即物体的重力势能的变化与参考平面的选取无关 1 产生原因 1 物体发生了弹性形变 2 物体各部分间有弹力作用 2 对同一弹簧 伸长和压缩相同的长度时弹性势能相同 3 弹性势能与弹力做功的关系 弹性势能的变化量总等于弹力对外做功的负值 表达式为w弹 ep 三 弹性势能 例5 如图4所示 一个物体以速度v0冲向与竖直墙壁相连的轻质弹簧 墙壁和物体间的弹簧被物体压缩 在此过程中 以下说法正确的是 a 物体对弹簧做的功与弹簧的压缩量成正比b 物体向墙壁运动相同的位移 弹力做的功不相等c 弹簧的弹力做正功 弹性势能增加d 弹簧的弹力做负功 弹性势能增加答案bd 图4 解析由功的计