高中物理 第2章 第2节 势能的改变课件 鲁科版必修2.ppt

课下作业综合提升 第2章 第2节 新知预习 巧设计 名师课堂 一点通 创新演练 大冲关 要点一 要点二 随堂检测归纳小结 1 理解重力势能的概念及其表达式 2 知道重力做功的特点 理解其与重力势能变化之间的关系 3 了解弹性势能的概念及影响因素 读教材 填要点 一 重力势能1 定义物体处于一定的而具有的能 2 大小物体的重力势能的大小与物体的 所在处的有关 其大小为ep 单位是 符号为j 3 矢标性重力势能是标量 只有 没有 高度 质量 高度 mgh 焦耳 大小 方向 4 参考平面高度规定为零的水平面 1 任何物体在该平面上的重力势能都 2 物体位于参考平面以上时 重力势能取 3 物体位于参考平面以下时 重力势能取 二 重力做功与重力势能的变化1 重力做功 1 特点 重力做功与无关 只与初 末位置的差有关 2 公式 wg mg h 为零 正值 负值 路径 高度 2 重力做功与重力势能增量之间的关系 1 关系式 wg ep 2 两者关系 重力对物体做了多少功 物体的重力势能就多少 反之 物体克服重力做了多少功 物体的重力势能就多少 三 弹性势能的改变1 定义物体因为发生而具有的能 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 ep1 ep2 减小 增加 弹性形变 弹性形变 3 弹性势能的改变物体弹性势能的改变总是与弹力做功相对应 即弹力对外做了多少功 就多少弹性势能 如果克服弹力做了多少功 就会多少弹性势能 4 势能由物体间的相对位置决定的能 包括重力势能和 减少 增加 弹性势能 试身手 夯基础 1 如图2 2 1所示 重力均为5n的三个小球a b c分别放在三个不同位置上 若以地面为零势能参考平面 则物体a b c的重力势能分别为 若以桌面为零势能参考平面 则a b c的重力势能为 图2 2 1 解析 由于物体的重力势能具有相对性 故只有在选定了零势能参考平面之后 物体具有的重力势能的大小以及正负才有意义 只要根据题中规定的零势能参考平面并运用公式ep mgh计算即可 对a球 epa mghac 5 1 2 0 8 j 10 0j对b球 epb mghbc 5 0 8j 4 0j对c球 epc mghc 5 0j 0j以桌面为零势能参考平面内 由公式ep mgh可得对a球 epa mghab 5 1 2j 6 0j对b球 epb mghb 5 0j 0j对c球 epc mghcb 5 0 8 j 4 0j答案 10 0j4 0j0j6 0j0j 4 0j 2 将质量相等的铁球和木球放在同一水平面上 重力势能较大 解析 质量相等的铁球和木球 由于木球密度小 重心高 所以木球重力势能大 答案 木球 3 如图2 2 2所示 弹簧门依靠弹簧形变后储存的弹性势能可以自动将打开的门关闭 当将弹簧门打开时 弹簧的弹力对外做 功 弹性势能 当弹簧门关闭时 弹簧的弹力对外做 功 弹性势能 解析 弹力做功等于弹性势能变化的负值 答案 负增大正减小 图2 2 2 对重力势能的正确理解 1 重力势能的正 负重力势能是标量 但重力势能有正 负 其正 负表示物体处在零势能面的上方或下方 正负号还表示重力势能的大小 如图2 2 3所示 物体在a b c三点重力势能的正负如下表所示 图2 2 3 2 重力势能的三个性质 1 重力势能的相对性 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 选取不同的零势能面 其重力势能不同 即重力势能的大小与零势能面的选取有关 2 重力势能变化量的绝对性 当一个物体由一个位置运动到另一个位置时 这两个位置的高度虽然是相对的 但它们间的高度差是绝对的 与零势能面的选取无关 因此物体在这两个位置的重力势能之差是一定的 与零势能面的选取无关 3 重力势能的系统性 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 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 名师点睛 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 如果在同一个问题中涉及多个物体的重力势能时 必须选取一个统一的参考平面 1 如图2 2 4所示 当质量为m的物体分别处于a b和c点时 它的重力势能是多大 物体在a点与b点 b点与c点 a点与c点的势能差各是多少 设a点离地面高度为h b点在地面上 c点在地面下深a的地方 图2 2 4 审题指导 解析 1 若选地面为参考平面 物体在a b c三点的重力势能分别为epa mgh epb 0 epc mga各点间的势能差分别为epa epb mgh epb epc mag epa epc mg h a 2 若选c点所在平面为参考平面 则epa mg h a epb mga epc 0各点间的势能差分别为epa epb mgh epb epc mga epa epc mg h a 3 若选a点所在平面为参考平面 则epa 0 epb mgh epc mg h a 各点间的势能差分别为epa epb mgh epb epc mga epa epc mg h a 答案 见解析 1 重力势能的计算公式ep mgh中 h表示物体距零势能面的高度 因此求物体的重力势能时 必须先确定零势能面的位置 2 重力势能的变化与重力做功有关 与零势能面的选取无关 重力做功与重力势能的改变 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 2 重力做功与重力势能比较 2 如图2 2 5所示 金茂大厦是上海的标志性建筑之一 它的主体建筑包括地上101层 地下3层 高420 5m 距地面341m的第88层为国内迄今最高的观光层 环顾四周 极目眺望 上海新貌尽收眼底 假如一质量为60kg的游客在第88层观光 g取10m s2 图2 2 5 1 求以地面为参考平面时游客的重力势能 2 若游客乘电梯从地面上升到88层 重力做功与重力势能的变化各是多少 思路点拨 先确定零势能面下物体的相对高度 再根据ep mgh及wg ep1 ep2 求物体的重力势能及变化量 解析 1 以地面为参考平面 游客相对地面的高度为341m ep mgh 60 10 341j 2 0 105j 2 游客上升过程中重力做负功 wg mgh 2 0 105j由 ep ep2 ep1 2 0 105j即重力势能增加2 0 105j 或由重力做功与重力势能的变化关系可知重力做负功2 0 105j 重力势能增加2 0 105j 答案 1 2 0 105j 2 2 0 105j增加2 0 105j 重力势能及重力势能变化的求解方法 1 根据重力势能的定义求解 选取零势能面 由ep mgh可求质量为m的物体在离零势能面h高度处的重力势能 2 由重力做功与重力势能变化的关系求解 由wg ep1 ep2知ep2 ep1 wg或ep1 wg ep2 3 由等效法求重力势能的变化 重力势能的变化与过程无关 只与初 末状态有关 ep mg h ep2 ep1 1 重力势能是标量 其