2019-2020学年新教材高中物理 第1章 功和机械能 第4节 势能及其改变课件 鲁科版必修第二册

第4节势能及其改变,知识点一重力势能,观图助学,观察高空坠物和水利发电的图片，是不是处在高处的物体都有与之位置相对应的能量？,1.定义：物体因为处于一定的而具有的能量称为重力势能。2.公式：ep。3.单位：，符号。4.标矢性：重力势能是，但有之分。,高度,mgh,焦耳,j,标量,正负,5.相对性(1)参考平面：高度规定为零的水平面。任何物体在该平面上的重力势能为。参考平面的选取是任意的，通常情况下选取为参考平面。(2)相对性：物体的重力势能是相对的，它是相对于而言的。物体的重力势能可以取正、零、负值，其正负不表示方向，只表示物体位于参考平面的或。,零,地面,零势能参考面,上方,下方,思考判断(1)不同物体在同一高度，重力势能可以不同。()(2)重力势能的大小是相对的。()(3)在地面上的物体，它具有的重力势能一定等于零。(),知识点二重力做功与重力势能的改变,观图助学,设想你要从某座高楼的第17层下到第8层，你可以乘电梯下，也可以沿楼梯走下。两种方式下楼，重力对你做的功是否相等？,1.重力做功的特点：重力做功与无关，只与初、末位置的高度差有关；重力做功总是对应于物体重力势能的变化，两者的大小，并且与是否存在其他作用力及其他力无关。2.两者间的关系：重力对物体做多少功，物体的重力势能就多少；物体克服重力做多少功，物体的重力势能就多少。3.关系式：wg。,路径,相等,是否做功,减少,增加,ep1ep2,ep,思维拓展(1)重力做功多少取决于物体的重力和它通过的位移。()(2)物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加。()(3)重物由高空落向地面，空气阻力越大，重力做功越少。(),知识点三弹性势能的改变,观图助学,观察上图，撑杆跳中的杆与拉开的弓是否都因形变而具有能量？,1.弹性势能：物体因为发生而具有的能量。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：由决定的能称为势能，势能是存储于一个物体系统内的能量，不是物体单独具有的，包括和。,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,思考判断(1)弹性势能与物体的形变量有关。()(2)除了弹力做功之外，其他力做功不影响弹性势能。()(3)弹力做正功，弹性势能就增大；弹力做负功，弹性势能就减小。(),重力势能与重力势能的变化,核心要点,问题探究如图所示，桌面距地面h1，一物体质量为m，静止在距桌面h2处。,(1)以地面为参考平面，物体具有的势能是多少？物体由静止下落到地面的过程中，重力势能减少了多少？(2)以桌面为参考平面，物体具有的势能是多少？物体由静止下落到地面的过程中，重力势能减少了多少？(3)以上分析说明什么？答案(1)ep1mg(h1h2)，epmg(h1h2)。(2)ep2mgh2，epmg(h1h2)。(3)重力势能的大小与零势面选取有关，而重力势能改变量的大小与零势面选取无关。,探究归纳1.重力势能的性质,2.重力势能的正负重力势能是标量但有正负值，其正、负表示物体重力势能相对于参考平面所具有的重力势能的大小。(1)正值表示：物体位于参考平面以上，其重力势能ep0。(2)负值表示：物体位于参考平面以下，其重力势能ep0。,经典示例例1如图所示，质量为3kg的物体(可视为质点)放在高4m的平台上，g取10m/s2。,求：(1)物体相对于平台表面的重力势能是多少？(2)物体相对于地面的重力势能是多少？(3)物体从平台落到地面上，重力势能变化了多少？,解析(1)以平台为参考平面，物体的重力势能为0。(2)以地面为参考平面，物体的重力势能epmgh3104j120j。(3)以地面为参考平面，物体落到地面，重力势能变化了ep0120j120j。答案(1)0(2)120j(3)减少了120j,针对训练1下列关于重力势能的说法正确的是()a.重力势能的大小只由重物本身决定b.所处位置高的物体，则重力势能就大c.在地面上的物体，它具有的重力势能一定等于零d.重力势能实际上是物体和地球所共有的解析重力势能等于物体的重力与物体重心高度的乘积，故选项a、b错误；重力势能具有相对性，零势能位置的选取是任意的，地面不一定是零势能位置，选项c错误；重力是物体与地球间的作用力，重力势能实际上也是地球与物体共有的，重力势能具有系统性，选项d正确。答案d,方法凝练(1)在求解重力势能时，零势能参考平面的选取是任意的，通常情况下，常选取地面作为零势能参考平面。(2)不管选取哪个平面作为零势能参考平面，重力势能的变化总是不变的，是绝对的。,重力做功与重力势能的变化,情景探究图为幼儿园小朋友们正在兴高采烈地玩滑梯，小朋友从梯子爬上滑梯顶的过程中，重力做正功还是负功，小朋友的重力势能增大还是减小？小朋友从滑梯滑下的过程中呢？,核心要点,答案小朋友从梯子爬上滑梯顶的过程中，重力做负功，小朋友的重力势能增大；小朋友从滑梯滑下的过程中，重力做正功，小朋友的重力势能减小。,探究归纳1.重力势能的变化重力势能的变化(ep)是指一个物体在运动过程中末状态的重力势能ep2(相对于参考平面的高度为h2)与初状态的重力势能ep1(相对于同一参考平面的高度为h1)两者的差值，即epep2ep1mgh2mgh1(1)若ep0，即ep2ep1，物体的重力势能增加。(2)若ep0，即ep2ep1，物体的重力势能减少。(3)若ep0，即ep2ep1，物体的重力势能不变。,2.重力做功与重力势能改变的关系(1)数量关系wgmgh1mgh2ep1ep2(ep2ep1)ep即重力所做的功等于物体重力势能的减少量。(2)相互关系当物体由高处运动到低处时，wg0，则ep0，表明重力做正功时，重力势能减少，减少的重力势能等于重力做的功。当物体由低处运动到高处时，wg0，则ep0，表明重力做负功时，重力势能增加，增加的重力势能等于克服重力做的功。,针对训练2(多选)关于重力做功和物体的重力势能，下列说法中正确的是()a.当重力对物体做正功时，物体的重力势能一定减少b.物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加c.地球上任何一个物体的重力势能都有一个确定值d.重力做功的多少与参考平面的选取无关,解析物体重力势能的大小与参考平面的选取有关，故c错误；重力做正功时，物体由高处向低处运动，重力势能一定减少，反之，物体克服重力做功时，重力势能一定增加，故a、b正确；重力做多少功，物体的重力势能就变化多少，重力势能的变化与参考平面的选取无关，故d正确。答案abd,观察探究如图，小朋友在玩蹦蹦杆时，不停地向上跳起和下落。,弹性势能与弹性势能的变化,核心要点,(1)小朋友下落时将弹簧压缩，弹力做什么功？弹性势能怎样变化？(2)小朋友向上弹起，弹力做什么功？弹性势能怎样变化？弹簧弹力做功与弹性势能有何关系？答案(1)做负功弹性势能增加。(2)做正功弹性势能减少。弹力做正功，弹性势能减少；弹力做负功，弹性势能增加。,探究归纳1.弹性势能的产生及影响因素,2.弹性势能变化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：如物体由o向a运动(压缩)或由o向a运动(伸长)时，弹性势能增大，其他形式的能转化为弹性势能。(2)弹力做正功：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：弹性势能的变化量总等于弹力对外做功的负值，表达式为epw弹。,经典示例例3一竖直弹簧下端固定于水平地面上，小球从弹簧的正上方高为h的地方自由下落到弹簧上端，如图所示，经几次反弹以后小球最终在弹簧上静止于某一点a处，则(),a.h愈大，弹簧在a点的压缩量愈大b.弹簧在a点的压缩量与h无关c.h愈大，最终小球静止在a点时弹簧的弹性势能愈大d.小球第一次到达a点时弹簧的弹性势能比最终小球静止在a点时弹簧的弹性势能大,审题指导小球最终在弹簧上静止时，弹簧弹力与重力平衡，a点的位置与h无关。解析最终小球静止在a点时，通过受力分析，小球受自身重力mg与弹簧的弹力kx大小相等，由mgkx得，弹簧在a点的压缩量x与h无关，弹簧弹性势能与h无关。答案b,误区警示理解弹性势能时应注意的两个问题1.弹簧的弹性势能的大小由弹簧的劲度系数和形变量(拉伸或缩短的长度)共同决定，劲度系数越大，形变量越大，弹簧的弹性势能越大。2.弹性势能具有相对性，但其变化量具有绝对性，因此，在判断弹性势能的变化时不必考虑零势能的位置。,针对训练3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的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.弹簧的弹性势能逐渐减小b.弹