势能高中物理二配套课件

1、3势势 能能1认识重力做功与路径无关的特点，理解重力势能的概念认识重力做功与路径无关的特点，理解重力势能的概念2理解重力做功与重力势能变化的关系理解重力做功与重力势能变化的关系3知道重力势能具有相对性，知道重力势能是物体和地球系知道重力势能具有相对性，知道重力势能是物体和地球系统所共有的统所共有的4了解弹性势能的概念了解弹性势能的概念5理解弹力做功与弹性势能变化的关系理解弹力做功与弹性势能变化的关系一、重力势能一、重力势能重力势能的概念重力势能的概念 物体由于位于高处而具有的能量叫做重力势能物体由于位于高处而具有的能量叫做重力势能重力做功与重力做功与 无关，仅由物体的无关，仅由物体的 和和 、

2、 两个位置两个位置的高度决定，即：的高度决定，即：WGmgh1mgh2式中式中h1，h2分别代表始、分别代表始、末两个位置的高度末两个位置的高度路径路径质量质量始始末末重力势能及其物理意义重力势能及其物理意义(1)重力势能的公式：重力势能的公式：Ep _(2)单位：单位： ，与功的单位相同，与功的单位相同(3)重力做功与重力势能变化的关系：重力做功与重力势能变化的关系：表达式：表达式：WG _重力做正功，重力势能重力做正功，重力势能 ；重力做负功，重力势能；重力做负功，重力势能 (4)重力势能的相对性和系统性重力势能的相对性和系统性相对性：重力势能总是相对于选定的相对性：重力势能总是相对于选定

3、的 而言而言的的(该平面常称为零势面该平面常称为零势面)系统性：重力势能是系统性：重力势能是 所组成的物体所组成的物体“系统系统”共有的共有的mgh焦耳焦耳Ep减少减少增加增加水平面水平面地球和物体地球和物体二、弹性势能二、弹性势能定义：定义：发生弹性形变的物体具有的与发生弹性形变的物体具有的与 有关的能量，有关的能量，叫弹性势能叫弹性势能弹性势能的大小：弹性势能的大小：弹性势能的大小跟形变的大小有关，形弹性势能的大小跟形变的大小有关，形变量越大，弹性势能也越大变量越大，弹性势能也越大弹性势能的特点弹性势能的特点弹性势能是跟弹力有关的势能，也是弹性势能是跟弹力有关的势能，也是 所具有的，弹性所

4、具有的，弹性势能的变化是由势能的变化是由 来量度来量度势能：势能：重力势能和弹性势能都是势能重力势能和弹性势能都是势能它的形变它的形变弹力做功的多少弹力做功的多少系统系统一、对重力势能的理解与辨析一、对重力势能的理解与辨析(1)相对性：物体的重力势能总是相对于某一水平参考面，在相对性：物体的重力势能总是相对于某一水平参考面，在参考面以上为正值，以下为负值，位于参考面时为零参考面以上为正值，以下为负值，位于参考面时为零(2)重力势能是标量物体负的势能时只是表示物体的重力势重力势能是标量物体负的势能时只是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，这跟用正负表示温能比在参考面上时具有的重力

5、势能要少，这跟用正负表示温度高低是一样的度高低是一样的(3)重力势能的定义式是重力势能的定义式是Epmgh，在国际单位制中的单位是，在国际单位制中的单位是焦焦(J)(4)变化量：物体的重力势能大小虽然与参考面的选择有关，变化量：物体的重力势能大小虽然与参考面的选择有关，但对应于某一过程的变化量大小与参考面的选择无关但对应于某一过程的变化量大小与参考面的选择无关自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练名师解疑名师解疑分类例析分类例析金手指驾校 金手指驾驶员考试2016金手指驾校 金手指驾驶员考试2016科目一金手指驾校 金手指驾驶员考试2016科目四金手指驾校 金手指驾驶员科目一模拟考试金手指驾

6、考 金手指驾驶员科目四模拟考试二、重力做功与重力势能变化的关系重力势能变化多少是由二、重力做功与重力势能变化的关系重力势能变化多少是由重力做的功多少唯一量度的如图重力做的功多少唯一量度的如图431所示，质量所示，质量为为m的物体从的物体从A点下落到点下落到B点，点，A点的点的高度为高度为h1，B点的点的高度为高度为h2.在这个过程中，重力做功在这个过程中，重力做功WGmgh1mgh2mgh.图图431在这个过程中，重力势能的改变量在这个过程中，重力势能的改变量EpEpBEpAmgh2mgh1mgh，所以重力做功与重力势能改变量的关系为，所以重力做功与重力势能改变量的关系为WGEp，这也正说明：

7、，这也正说明：当物体向下运动时，重力做正功，当物体向下运动时，重力做正功，WG0，则，则Ep1Ep2，即重，即重力势能减少，重力势能减少的数量等于重力所做的功；当物力势能减少，重力势能减少的数量等于重力所做的功；当物体向上运动时，重力做负功体向上运动时，重力做负功(物体克服重力做功物体克服重力做功)，WG0，则，则Ep1Ep2，即重力势能增加，重力势能增加的数量等于克服重，即重力势能增加，重力势能增加的数量等于克服重力所做的功力所做的功三、弹力做功跟弹性势能变化的关系三、弹力做功跟弹性势能变化的关系如图如图432所示，所示，O为弹簧的原长处为弹簧的原长处弹力做负功时：弹力做负功时：如物体由如物

8、体由O向向A运动运动 (压缩压缩)或者由或者由O向向A运动运动(伸长伸长)时，时， 弹性势能增大，其他形式能转化为弹性势能弹性势能增大，其他形式能转化为弹性势能弹力做正功时：弹力做正功时：如物体由如物体由A向向O运动，或者由运动，或者由A向向O运动时，运动时，弹性势能减小，弹性势能转化为其他形式的能弹性势能减小，弹性势能转化为其他形式的能弹力做功与弹性势能的关系为弹力做功与弹性势能的关系为W弹弹Ep.图图432弹性势能与弹簧长度的对应性：弹性势能与弹簧长度的对应性：虽然弹簧的伸长量虽然弹簧的伸长量(或压或压缩量缩量)不同，弹簧的弹性势能不同，但伸长和压缩相同的不同，弹簧的弹性势能不同，但伸长和

9、压缩相同的长度时弹性势能是一样的所以弹性势能和弹簧的形变量长度时弹性势能是一样的所以弹性势能和弹簧的形变量之间不是一一对应的关系，而是某个弹性势能可能对应着之间不是一一对应的关系，而是某个弹性势能可能对应着伸长和压缩两个不同的状态伸长和压缩两个不同的状态重力做功与重力势能的变化重力做功与重力势能的变化 【典例典例1】 如图如图433所示，所示，一个质量为一个质量为M的物体，放的物体，放在水平地面上，物体上方在水平地面上，物体上方安装一个长度为安装一个长度为L、劲度系、劲度系数为数为k的轻弹簧处于原长，的轻弹簧处于原长，现用手拉着弹簧上端的现用手拉着弹簧上端的P点缓慢向上移动，直到物体离开点缓慢

10、向上移动，直到物体离开地面一段距离，在这一过程中，地面一段距离，在这一过程中，P点的位移点的位移(开始时弹簧开始时弹簧处于原长处于原长)是是H，则物体重力势能的增加量为，则物体重力势能的增加量为 () 图图433答案答案C借题发挥借题发挥(1)求重力势能的变化关键是找出重心位置的变求重力势能的变化关键是找出重心位置的变化化(2)巧用巧用“分解过程分解过程”的方法求得物体重心高度变化，如先弹的方法求得物体重心高度变化，如先弹簧长度不变物体升高簧长度不变物体升高H，后弹簧伸长，后弹簧伸长x，物体下降，物体下降x，最终物，最终物体重心上升高度为体重心上升高度为Hx.【变式变式1】挂在竖直墙壁上的长挂

11、在竖直墙壁上的长1.80 m的画，画面的质量为的画，画面的质量为100 g，下面卷轴的质量为下面卷轴的质量为300 g，今将它沿墙壁卷起，需做功，今将它沿墙壁卷起，需做功_J.答案答案6.3弹力做功与弹性势能的变化弹力做功与弹性势能的变化 【典例典例2】 在水平地面上放一个在水平地面上放一个竖直轻弹簧，弹簧上端与一竖直轻弹簧，弹簧上端与一个质量为个质量为m的木块相连，若在的木块相连，若在木块上再作用一个竖直向下的木块上再作用一个竖直向下的力力F，使木块缓慢向下移动，使木块缓慢向下移动h，力，力F做功做功W1，此时木块再次，此时木块再次处于平衡状态，如图处于平衡状态，如图434所示求：所示求：(

12、1)在木块下移在木块下移h的过程中重力势能的减少量；的过程中重力势能的减少量；(2)在木块下移在木块下移h的过程中弹性势能增加量的过程中弹性势能增加量图图434解析解析(1)据重力做功与重力势能变化的关系有据重力做功与重力势能变化的关系有Ep减减WGmgh.(2)据弹力做功与弹性势能变化的关系有：据弹力做功与弹性势能变化的关系有：Ep增增W弹弹又因木块缓慢下移，力又因木块缓慢下移，力F与重力与重力mg的合力与弹力等大、反向，的合力与弹力等大、反向，所以所以W弹弹W1WGW1mgh.所以弹性势能增量：所以弹性势能增量：Ep增增W1mgh.答案答案(1)mgh(2)W1mgh借题发挥借题发挥功是能

13、量转化的量度，因此确定某一过程中某力功是能量转化的量度，因此确定某一过程中某力做的功，是研究该过程能量转化的重要方法做的功，是研究该过程能量转化的重要方法【变式变式2】如图如图435所示，在光滑所示，在光滑的水平面上有一物体，它的左端的水平面上有一物体，它的左端连一弹簧，弹簧的另一端固定在连一弹簧，弹簧的另一端固定在墙上，在力墙上，在力F作用下物体处于静止作用下物体处于静止状态，当撤去状态，当撤去F后，物体将向右运动，在物体向右运动的后，物体将向右运动，在物体向右运动的过程中，下列说法正确的是过程中，下列说法正确的是 ()A弹簧的弹性势能逐渐减小弹簧的弹性势能逐渐减小B弹簧的弹性势能逐渐增大弹

14、簧的弹性势能逐渐增大C弹簧的弹性势能先增大后减小弹簧的弹性势能先增大后减小D弹簧的弹性势能先减小后增大弹簧的弹性势能先减小后增大图图435解析解析撤去撤去F后物体向右运动的过程中，弹簧的弹力先做正后物体向右运动的过程中，弹簧的弹力先做正功后做负功，故弹簧的弹性势能先减小后增大功后做负功，故弹簧的弹性势能先减小后增大答案答案D潮汐发电潮汐发电 简单地说，潮汐发电就是在海湾简单地说，潮汐发电就是在海湾或有潮汐的河口建筑一座拦水堤坝，或有潮汐的河口建筑一座拦水堤坝，形成水库，并在坝中或坝旁放置水形成水库，并在坝中或坝旁放置水轮发电机组，利用潮汐涨落时海水轮发电机组，利用潮汐涨落时海水水位的升降，使海

15、水通过水轮机时推动水轮发电机组发电，水位的升降，使海水通过水轮机时推动水轮发电机组发电，如图如图436所示从能量的角度说，就是利用海水的势能所示从能量的角度说，就是利用海水的势能和动能，通过水轮发电机转化为电能和动能，通过水轮发电机转化为电能图图436由于引潮力的作用，使海水不断地涨潮、落潮涨潮时，由于引潮力的作用，使海水不断地涨潮、落潮涨潮时，大量海水汹涌而来，具有很大的动能；同时，水位逐渐升高，大量海水汹涌而来，具有很大的动能；同时，水位逐渐升高，动能转化为势能落潮时，海水奔腾而归，水位陆续下降，动能转化为势能落潮时，海水奔腾而归，水位陆续下降，势能又转化为动能海水在运动时所具有的动能和势

16、能统称势能又转化为动能海水在运动时所具有的动能和势能统称为潮汐能为潮汐能 1913年德国在北海海岸建立了年德国在北海海岸建立了第一座潮汐发电站第一座潮汐发电站.1957年我国在年我国在山东建成了第一座潮汐发电站山东建成了第一座潮汐发电站.1978年年8月月1日山东乳山县白沙口潮汐日山东乳山县白沙口潮汐电站开始发电，年发电量电站开始发电，年发电量230万千万千瓦时瓦时.1980年年8月月4日我国第一座日我国第一座“单库双向单库双向”式潮汐电站式潮汐电站江厦潮汐试验电站正式发电，如图江厦潮汐试验电站正式发电，如图437所示，装机容量所示，装机容量为为3 000千瓦，年平均发电千瓦，年平均发电1 0

17、70万千瓦时，其规模仅次于法万千瓦时，其规模仅次于法国朗斯潮汐电站国朗斯潮汐电站(装机容量为装机容量为24万千瓦，年发电万千瓦，年发电5.4亿千瓦时亿千瓦时)，是当时世界第二大潮汐发电站是当时世界第二大潮汐发电站江厦潮汐试验电站江厦潮汐试验电站图图437【典例典例3】 如图如图438所示，某海所示，某海湾共占面积湾共占面积 1.0107 m2，涨潮，涨潮时水深时水深20 m，此时关上水坝闸，此时关上水坝闸门，可使水位保持门，可使水位保持20 m不变；不变；退潮时，坝外水位降至退潮时，坝外水位降至18 m也保持不变，假如利用此水也保持不变，假如利用此水坝建水电站，且重力势能转变为电能的效率是坝建

18、水电站，且重力势能转变为电能的效率是10%，每，每天有两次涨潮，问该电站一天最多能发出多少电能？天有两次涨潮，问该电站一天最多能发出多少电能？(g取取10 m/s2，假设只有退潮时发电，假设只有退潮时发电)图图438答案答案41010 J 重力做功与重力势能的变化重力做功与重力势能的变化1一条柔软的均匀链条质量为一条柔软的均匀链条质量为m，长度为，长度为l，平放在水平桌，平放在水平桌面上用力提链条的一端，将链条慢慢提起，直至末端面上用力提链条的一端，将链条慢慢提起，直至末端将要离开桌面的过程中，拉力做的功为多少？将要离开桌面的过程中，拉力做的功为多少？2如图如图439所示，桌面距地面所示，桌面

19、距地面0.8 m，一物体质量为，一物体质量为2 kg，放在，放在距桌面距桌面0.4 m的支架上的支架上(1)以地面为零势能面，计算物体以地面为零势能面，计算物体具有的势能，并计算物体由支架下落到桌面的过程中，具有的势能，并计算物体由支架下落到桌面的过程中，势能减少多少？势能减少多少？(2)以桌面为零势能面，计算物体具有的势能，并计算物以桌面为零势能面，计算物体具有的势能，并计算物体由支架下落到桌面过程中势能减少多少？体由支架下落到桌面过程中势能减少多少？图图439解析解析(1)以地面为零势能面，物体的高度以地面为零势能面，物体的高度h11.2 m，因而，因而物体的重力势能：物体的重力势能：Ep

20、1mgh123.52 J.物体落到桌面时重力势能：物体落到桌面时重力势能：Ep2mgh215.68 J物体重力势能的减少量：物体重力势能的减少量：EpEp1Ep27.84 J.(2)以桌面为零势能面，物体的高度以桌面为零势能面，物体的高度h10.4 m，因而物体的，因而物体的重力势能：重力势能：Ep1mgh17.84 J，物体落至桌面过程中，重力，物体落至桌面过程中，重力势能的减少量：势能的减少量：Ep7.84 J.答案答案(1)23.52 J7.84 J(2)7.84 J7.84 J弹力做功与弹性势能的变化弹力做功与弹性势能的变化3如图如图4310所示，质量为所示，质量为m的物体静止在地面上，物体的物体静止在地