2012高中物理 4.2 动能 势能学案 粤教版必修2

用心 爱心 专心1 4 24 2 动能动能 势能势能 学案 粤教版必修学案 粤教版必修 2 2 1 做功的过程是能量 和 的过程 做多少功 就有多少能量发生转化 功是能量转化的 2 物体由于运动而具有的能量称为动能 表达式为 动能是 量 单位 与 功的单位相同 在国际单位制中都是 3 两个质量为 m 的物体 若速度相同 则两个物体的动能 若动能相同 两 个物体的速度 4 物体的重力势能等于它所受重力与 的乘积 表达式为 Ep 在 国际单位制中单位为 符号为 5 重力势能的相对性 1 参考平面 物体的重力势能总是相对于某一 来说的 这个 叫做参考平面 在参考平面上 物体的重力势能取作 2 参考平面的选取 选择哪一个水平面作参考平面 要根据具体情况而定 一般以解 决 问题方便为原则 选择不同的参考平面 物体重力势能的数值是 的 但物体在固定的两个位 置 的重力势能的差值与选择的参考平面 对选定的参考平面 上方物体的重力势能是 值 下方物体的重力势能是 值 负号表示物体在这个位置具有的重力势能要比在参考平面上具有的重力势能 6 重力做功与重力势能变化的关系式为 当物体由高处运动到低处时 重 力 做 功 重力势能 即 WG 0 Ep1 Ep2 重力势能减少的数量等于重力做的 功 当 物体由低处运动到高处时 重力做 功 或者说 重力 势 能 即 WG 0 Ep1 Ep2 重力势能增加的数量等于 7 发生形变的物体所具有的能量叫 弹簧的弹性势能的大小与 有 关 形变量越大 弹簧的弹性势能就 概念规律练 知识点一 动能的概念 1 对动能的理解 下列说法不正确的是 A 动能是机械能的一种表现形式 凡是运动的物体都具有动能 B 动能不可能为负值 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 用心 爱心 专心2 2 双选 在下列几种情况中 甲 乙两物体的动能相等的是 A 甲的速度是乙的 2 倍 甲的质量是乙的 1 2 B 甲的质量是乙的 2 倍 甲的速度是乙的 1 2 C 甲的质量是乙的 4 倍 甲的速度是乙的 1 2 D 质量相同 速度大小也相同 但甲向东运动 乙向西运动 知识点二 重力做功的特点 3 如图 1 所示 图 1 A 点距地面高为 h B 点在地面上 一物体沿两条不同的路径 ACB 和 ADB 由 A 点运动 到 B 点 则 A 沿路径 ACB 重力做的功多一些 B 沿路径 ADB 重力做的功多一些 C 沿路径 ACB 和路径 ADB 重力做的功一样多 D 无法判断沿哪条路径重力做的功多一些 4 图 2 如图 2 所示 质量为 m 的小球从高度为 h 的斜面上的 A 点滚下 经水平面 BC 后再滚上 另一斜面 当它到达 处的 D 点时 速度为零 在这个过程中 重力做功为 h 3 A B mgh 3 2mgh 3 C mgh D 0 知识点三 重力势能 5 关于重力势能 下列说法正确的是 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 5 J变到 3 J 重力势能变小了 D 重力势能的减少量等于重力对物体做的功 6 楼上某房间地板高出楼外地面 4 m 窗台比地板高 1 m 一个质量为 10 kg的重物 分 别放在窗台上 A 处 地板上 B 处和楼外地面上 C 处 g 取 9 8 m s2 1 以楼外地面为参考平面 零势能面 重物在 A B C 三处的重力势能分别为 EpA EpB EpC 2 以该房间地板为参考平面 重物在 A B C 三处的重力势能分别为 EpA EpB EpC 3 重物在 A B 两处的重力势能之差 EpA EpB A C 两处的重力势能之差 EPa EpC 4 物体在某处的重力势能的量值 跟参考平面的选取 关 方法技巧练 一 重力做功与重力势能的关系 用心 爱心 专心3 7 图 3 质量为 m 的小球从离桌面高度为 H 处由静止下落 桌面离地高度为 h 如图 3 所 示 若 以桌面为参考平面 那么小球落地时的重力势能及整个过程中小球重力势能的变化分 别 为 A mgh 减少 mg H h B mgh 增加 mg H h C mgh 增加 mg H h D mgh 减少 mg H h 二 重力势能变化量的求解方法 8 如图 4 所示 图 4 两个底面积都是 S 的圆筒 用一根带有阀门的细管相连通 放在水平地面上 两桶内 盛 有密度为 的水 阀门关闭时两桶液面的高度分别为 h1和 h2 现将连接两桶的管道 阀门 打开 让左侧桶中的水缓慢流入右侧桶内 最后两桶液面的高度相同 求在此过程中 水 的重力势能的变化量 参考答案 课前预习练 1 转化 传递 量度 2 Ek mv2 标 焦耳 1 2 3 相同 不一定相同 4 所处高度 mgh 焦耳 J 5 1 水平面 水平面 零 2 不同 无关 正 负 小 6 WG Ep1 Ep2 正 减少 负 物体克服重力做功 增加 物体克服重力做的功 7 弹性势能 形变的大小 越大 课堂探究练 1 D 物体由于运动而具有的能叫动能 故A对 由 Ek mv2知 B对 由于速度是 1 2 用心 爱心 专心4 矢量 当速度大小不变 方向变化时 动能不变 但动能变化时 速度大小一定改变 故 C对 做匀速圆周运动的物体 其动能不变 但物体却处于非平衡状态 故D错 2 CD 由动能的表达式 Ek mv2知A B错误 C正确 动能是标量 D正确 1 2 3 C 4 B 5 D 6 1 490 J 392 J 0 2 98 J 0 392 J 3 98 J 490 J 4 有 点评 重力势能具有相对性 重力势能的表达式 Ep mgh 是与参考平面的选择有关的 式中的 h 是物体重心到参考平面的高度 当物体在参考平面以上时 重力势能 Ep为正值 当物体在参考平面以下时 重力势能 Ep为负值 注意物体重力势能正负的物理意义是表示 比零势能大还是小 物体在参考平面上时重力势能为零 7 D 小球落地点在参考平面以下 其重力势能为负值 即 mgh 初态重力势能 Ep1 mgH 末态重力势能 Ep2 mgh 重力势能的变化量 Ep Ep2 Ep1 mgh mgH mg H h 负号表示减少 重力势能的变化也可以根据重力做功来判断 小球下落过程中重力做正功 所以重力 势能减少量为 WG mg H h 方法总结 1 重力做正功时 重力势能减少 减少的重力势能等于物体重力所做的 功 2 重力做负功时 重力势能增加 增加的重力势能等于物体克服重力所做的功 3 重力对物体所做的功等于物体重力势能变化量的负值 8 gS h1 h2 2 4 解析 以部分水为研究对象 如图所示 打开阀门 当两桶水液面相平时 相当于将图 中左侧桶中阴影部分的水移至图中右侧桶中的上方 这部分水的质量为 m