教科版必修2 第四章3 势能 课件（24张）.ppt

3势能 第四章机械能和能源 学习目标1 理解重力势能的概念 会用重力势能的定义式进行计算 重点 2 理解重力势能的变化和重力做功的关系 知道重力做功与路径无关 重点 难点 3 明确弹性势能的含义 知道弹性势能与哪些量有关 第四章机械能和能源 一 重力势能1 定义 物体由于 而具有的能量 2 重力的功 1 特点 跟物体运动的路径 仅由物体的 和 两个位置的高度决定 2 表达式 wg 其中h1 h2分别表示物体的始 末位置的高度 位于高处 无关 质量 始末 mgh1 mgh2 3 大小 等于物体受到的 和它的 的乘积 4 表达式 ep 5 单位 与功的单位相同 6 具有相对性 它总是相对于选定的 而言的 该平面称为零势面 但物体在两个不同位置之间势能的差值是确定的 与参考平面无关 重力 高度 mgh 焦耳 参考平面 想一想 将同一物体从同一高度以平抛 上抛 下抛三种不同的方式抛出 落到同一地面上 则三种情况相比较 其重力做功 重力势能变化量是否相同 提示 重力做功与经过的路径无关 同一物体下落高度相同 三种方式重力做功相同 由于重力做的功等于重力势能的变化量 所以三种方式下重力势能的变化量也相同 二 弹性势能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 弹性势能越 三 势能是系统所共有的1 重力势能是 与受重力作用的物体组成的系统所共有的 2 弹性势能是 与受弹力作用的物体组成的系统所共有的 弹性形变 大 地球 弹力装置 对重力势能的理解 学案导引1 放在桌面的小球 重力势能为正还是为负 2 一个物体重力势能为 5j 一个物体重力势能为5j 哪个重力势能大 1 重力势能的几个特点 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 如图所示 若选择桌面为参考面 物体的重力势能为0 选择地面为参考面 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引起的 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 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区别与联系 重力对物体做功 由物体与地球的相互作用力和它们之间的相对位置决定的能 wg g h mg h ep mgh 重力mg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值 过程量 状态量 联系 重力做功过程是重力势能改变的过程 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 ep 特别提醒 1 ep mgh h表示物体重心相对参考面的高度 物体在参考面上方 h 0 在参考面下方 h 0 2 重力势能的变化只取决于物体的重力所做功的情况 与物体除重力外是否还受其他力作用以及除重力做功外是否还有其他力做功等因素均无关 如图所示 桌面距地面0 8m 一物体质量为2kg 放在距桌面0 4m的支架上 取g 10m s2 1 以地面为参考平面 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 计算物体具有的重力势能 并计算物体由支架下落到桌面的过程中 重力势能减少了多少 解析 1 以地面为参考平面 物体的高度h1 1 2m 因此物体的重力势能为ep1 mgh1 2 10 1 2j 24j物体落至桌面时的重力势能为ep2 mgh2 2 10 0 8j 16j物体重力势能的减少量 ep ep1 ep2 24 16 j 8j 2 同理以桌面为参考平面时 ep1 8j ep2 0 则物体落至桌面时重力势能的减少量 ep 8j 答案 1 24j8j 2 8j8j 方法总结求重力势能及重力势能变化的思路首先要选择某一高度为参考平面 确定出物体相对参考面的高度值 物体在参考面上方 高度为正 在下方 高度为负 其次根据重力势能的表达式ep mgh求出物体的重力势能 最后代入 ep ep2 ep1求重力势能的变化量 ep 0 表示重力势能增加 ep 0 表示重力势能减少 1 2014 玉溪高一检测 一物体静止在升降机的地板上 在升降机加速上升的过程中 a 地板对物体的支持力做正功b 重力做正功c 支持力对物体做功等于重力势能增加量d 物体克服重力做功等于重力势能增加量解析 物体向上运动 位移方向向上 所以支持力做正功 重力做负功 选项a正确 b错误 根据重力做功和重力势能变化的关系 d正确 升降机加速上升时 支持力大于重力 支持力做功不等于克服重力做功 也就不等于重力势能增加量 c错误 ad 对弹性势能的理解 学案导引1 一根弹簧伸长和压缩时的形变量相同 弹性势能相同吗 2 求弹性势能大小时能否用w fx来求 3 弹性势能与弹力做功的关系如图所示 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 弹性势能增大 其他形式能转化为弹性势能 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 弹性势能减小 弹性势能转化为其他形式的能 3 弹力做功与弹性势能变化的关系为w弹 ep 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 2014 雅安中学高一月考 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 解析 弹簧由压缩到原长再到伸长 刚开始时弹力方向与运动方向同向做正功 弹性势能应减小 越过原长位置后弹力方向与运动反向 弹力做负功 故弹性势能增加 所以只有c正确 a b d错误 答案 c方法总结判断弹簧的弹性势能是否发生变化的标志是弹簧的长度是否发生变化 该题向右运动过程中弹簧由压缩到原长再到伸长 弹簧的弹性势能先减小再增加 2 如图所示 在光滑水平面上有a b两物体 中间连一弹簧 已知ma 2mb 今用水平恒力f向右拉b 当a b一起向右加速运动时 弹簧的弹性势能为ep1 如果水平恒力f向左拉a 当a b一起向左加速运动时 弹簧的弹性势能为ep2 则ep1 ep2是多大 ep x2 答案 4 1 等效法计算重力势能的变化 范例 6分 面积很大的一个水池 水深为h 水面上漂浮着一正方形木块 木块边长为a 密度为水的一半 质量为m 开始时木块静止 有一半没入水中 现用力将木块缓慢的压入池底 不计摩擦 求 从木块刚好完全没入水中到停在池底的过程中 池水势能的改变量 审题指导 重力势能的变化与发生过程无关 只与初末状态有关 故可用等效法求解 解析 把从木块刚好完全没入水中到停在池底的过程等效