物理必修ⅱ沪科版势能的变化与机械功课件

1、14.1势能的变化与机械功课件势能的变化与机械功课件 2核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化训练知能优化训练课前自主学案课前自主学案第二节动能势能第二节动能势能课标定位课标定位3课标定位课标定位学习目标：学习目标：1.理解动能的概念，会用动能的表达式理解动能的概念，会用动能的表达式进行有关分析与计算进行有关分析与计算2理解重力势能的概念，会用重力势能的定义式理解重力势能的概念，会用重力势能的定义式进行有关分析与计算进行有关分析与计算3理解重力势能的变化和重力做功的关系，知道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力做功与路径无关4了解弹性势能的概念，知道

2、它的大小与哪些因了解弹性势能的概念，知道它的大小与哪些因素有关素有关重点难点：重力势能的计算，重力做功与重力势能重点难点：重力势能的计算，重力做功与重力势能变化的关系变化的关系4课前自主学案课前自主学案一、功和能的关系一、功和能的关系1能量能量 (1)概念：一个物体能够对其他物体概念：一个物体能够对其他物体_，我们就说这个物体具有能量，我们就说这个物体具有能量(2)形式：能量有各种不同的形式，如机械形式：能量有各种不同的形式，如机械能、内能、光能、化学能、核能等，不同能、内能、光能、化学能、核能等，不同的运动形式对应于不同形式的能的运动形式对应于不同形式的能做功做功52功与能的关系功与能的关系

3、做功的过程就是做功的过程就是_的过程，做了多少功，的过程，做了多少功，就有多少就有多少_发生转化，所以功是发生转化，所以功是_量度量度功和能的单位相同，在国际单位制中，都是焦功和能的单位相同，在国际单位制中，都是焦(J)二、动能二、动能1定义：物体由于定义：物体由于_而具有的能量叫动能而具有的能量叫动能能量转化能量转化能能能量转化的能量转化的运动运动62公式：公式：Ek_物体的动能等于物体的物体的动能等于物体的_与它的与它的_的一半的一半3矢标性：动能是矢标性：动能是_，只有，只有_，没有，没有_4单位：与功的单位相同，在国际单位制中都是单位：与功的单位相同，在国际单位制中都是_，简称，简称_

4、，符号是，符号是_.质量质量速度的平方乘速度的平方乘积积标量标量大小大小方向方向焦耳焦耳焦焦J7思考感悟思考感悟1从枪口射出的子弹杀伤力很大，如果用手直接从枪口射出的子弹杀伤力很大，如果用手直接将子弹扔向目标，则杀伤力很小，这是为什么呢？将子弹扔向目标，则杀伤力很小，这是为什么呢？乒乓球从对面高速飞来，我们可以轻易地接住它，乒乓球从对面高速飞来，我们可以轻易地接住它，如果是铅球高速飞来，你还敢去接吗？为什么？如果是铅球高速飞来，你还敢去接吗？为什么？提示：提示：运动物体的能量与速度和质量有关运动物体的能量与速度和质量有关8三、重力势能三、重力势能1重力势能的概念：由物体所处位置的重力势能的概念

5、：由物体所处位置的_决定决定的能量叫做重力势能的能量叫做重力势能2重力做功的特点：只与运动物体的重力做功的特点：只与运动物体的_和和_的位置有关，而与运动物体所经过的路径无的位置有关，而与运动物体所经过的路径无关关3重力势能的公式和单位重力势能的公式和单位(1)公式：公式：Ep_.物体的重力势能等于它所受物体的重力势能等于它所受_的大小与所处的大小与所处_的乘积的乘积高度高度起点起点终点终点mgh重力重力高度高度9(2)单位单位重力势能是重力势能是_，它的单位与功的单位相同，它的单位与功的单位相同，在国际单位制中为焦耳，记为在国际单位制中为焦耳，记为“J”4重力做功与重力势能变化的关系重力做功

6、与重力势能变化的关系(1)表达式：表达式：WG _(2)内容：重力做正功时，重力势能内容：重力做正功时，重力势能_，重力，重力做负功时，重力势能做负功时，重力势能_标量标量Ep1Ep2减少减少增加增加105重力势能的相对性重力势能的相对性重力势能是相对量，大小与参考平面重力势能是相对量，大小与参考平面(零势能面零势能面)的的选择有关，要确定重力势能，必须事先选定参考平选择有关，要确定重力势能，必须事先选定参考平面在面在Epmgh中，中，h是物体相对于参考平面的高是物体相对于参考平面的高度当物体在参考平面以上时，重力势能取度当物体在参考平面以上时，重力势能取_；当物体在参考平面以下时，重力势能取

7、；当物体在参考平面以下时，重力势能取_正值正值负值负值11思考感悟思考感悟2蓬松的白雪，给人以恬静、美丽的感觉然而蓬松的白雪，给人以恬静、美丽的感觉然而当雪崩当雪崩(图图421)爆发时，以排山倒海之势，摧爆发时，以排山倒海之势，摧毁沿途一切，给人类和自毁沿途一切，给人类和自然界带来灾难这是因为物然界带来灾难这是因为物体一旦处于一定高度时，就体一旦处于一定高度时，就具有了一定的能量，而当它具有了一定的能量，而当它从高处落下时，这些能量就会以做功的方式释放出从高处落下时，这些能量就会以做功的方式释放出来这种能量的大小与哪些因素有关呢？来这种能量的大小与哪些因素有关呢？提示：提示：质量，高度质量，高

8、度图图42112四、弹性势能四、弹性势能1定义：发生形变的物体，在恢复形变时都能够定义：发生形变的物体，在恢复形变时都能够_，因而具有能量，这种能量叫弹性，因而具有能量，这种能量叫弹性势能势能2弹性势能的大小弹性势能的大小弹性势能跟弹性势能跟_的大小有关系，例如弹簧的弹性的大小有关系，例如弹簧的弹性势能跟弹簧被拉伸或压缩的势能跟弹簧被拉伸或压缩的_有关；被拉伸或有关；被拉伸或压缩的压缩的_越大，弹簧的弹性势能就越大越大，弹簧的弹性势能就越大3势能势能与相互作用物体的与相互作用物体的_有关的能量都叫做有关的能量都叫做势能势能对外做功对外做功形变形变长度长度长度长度相对位置相对位置13核心要点突破

9、核心要点突破一、对功与能关系的理解一、对功与能关系的理解功和能是两个密切相关的物理量，但功和能有功和能是两个密切相关的物理量，但功和能有本质的区别功是反映物体间在相互作用过程本质的区别功是反映物体间在相互作用过程中能量变化多少的物理量，是一个过程量；能中能量变化多少的物理量，是一个过程量；能是用来反映物体运动状态的物理量处于一定是用来反映物体运动状态的物理量处于一定运动状态运动状态(如速度和相对位置如速度和相对位置)的物体就有一定的物体就有一定的能量的能量要实现能量的转化必须通过做功完成，也就是要实现能量的转化必须通过做功完成，也就是说做功是能量转化的原因，并且做了多少功就说做功是能量转化的原

10、因，并且做了多少功就有多少能量发生转化注意，转化的是能量，有多少能量发生转化注意，转化的是能量，我们不能说我们不能说“功转化为能量功转化为能量”14例如：人用手将篮球抛出，在抛球的过程中，球获例如：人用手将篮球抛出，在抛球的过程中，球获得了动能，同时人的化学能减少，人的化学能通过得了动能，同时人的化学能减少，人的化学能通过人对篮球做功转化为篮球的动能人对篮球做功转化为篮球的动能功与能的关系可以概括为：做功的过程伴随着能量功与能的关系可以概括为：做功的过程伴随着能量的转化过程，做了多少功就有多少能量发生了转化，的转化过程，做了多少功就有多少能量发生了转化，即功是能量转化的量度即功是能量转化的量度

11、15特别提醒：特别提醒：做功可以使物体的能量转化，且量度了做功可以使物体的能量转化，且量度了能量的变化但功和能不能转化，不能说成能量的变化但功和能不能转化，不能说成“功就功就是能是能”，也不可说，也不可说“功变成了能功变成了能”即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1(单选单选)关于功和能的联系与区别，下列说法中关于功和能的联系与区别，下列说法中正确的是正确的是()A功就是能，所以它们具有相同的单位功就是能，所以它们具有相同的单位B功是能量的量度功是能量的量度C功是能量转化的量度，所以它们具有相同的单功是能量转化的量度，所以它们具有相同的单位位D汽车在水平路上行驶时，牵引力做

12、的功使汽车汽车在水平路上行驶时，牵引力做的功使汽车的势能增加的势能增加16解析：解析：选选C.功和能的单位都是焦耳，但不能说功就功和能的单位都是焦耳，但不能说功就是能，因为功是过程量，做功的过程即是能量转化是能，因为功是过程量，做功的过程即是能量转化的过程，所以功是能量转化的量度，而不能说功是的过程，所以功是能量转化的量度，而不能说功是能量的量度能量的量度汽车在水平路面上行驶时，势能不变，所以牵引力汽车在水平路面上行驶时，势能不变，所以牵引力做功使汽车动能增加做功使汽车动能增加二、对动能的理解二、对动能的理解1动能是标量动能是标量动能只与运动物体的质量以及速率有关，而与其运动能只与运动物体的质

13、量以及速率有关，而与其运动方向无关，即动能只有大小，没有方向动方向无关，即动能只有大小，没有方向172动能是状态量动能是状态量速度是状态量，一定质量的物体，速率不同，动能速度是状态量，一定质量的物体，速率不同，动能不同，动能也是状态量不同，动能也是状态量3动能是相对量动能是相对量选择不同的参考系，物体的瞬时速度不同，也就有选择不同的参考系，物体的瞬时速度不同，也就有不同的动能在研究地表附近物体的运动时，一般不同的动能在研究地表附近物体的运动时，一般都是以地面为参考系都是以地面为参考系181920三、对重力势能的理解三、对重力势能的理解1对重力势能的理解对重力势能的理解(1)系统性：重力势能是物

14、体和地球所共有的，如系统性：重力势能是物体和地球所共有的，如果没有地球，就根本没有重力，物体也就不存在重果没有地球，就根本没有重力，物体也就不存在重力势能，这一点与动能不同力势能，这一点与动能不同(动能是运动物体所单动能是运动物体所单独具有的独具有的)(2)标量：重力势能是标量，只有大小而无方向，标量：重力势能是标量，只有大小而无方向，但有正、负，当物体在零势能面以上时，重力势能但有正、负，当物体在零势能面以上时，重力势能取正值；取正值；21当物体在零势能面以下时，重力势能取负值；当物当物体在零势能面以下时，重力势能取负值；当物体处在零势能面上时，重力势能为零比较物体的体处在零势能面上时，重力

15、势能为零比较物体的重力势能大小时，要带正、负号比较即能量的正重力势能大小时，要带正、负号比较即能量的正负表示大小，能量为正值时一定大于能量为负值时负表示大小，能量为正值时一定大于能量为负值时的情况的情况2重力做功与重力势能改变的关系重力做功与重力势能改变的关系(1)推导：若用推导：若用Ep1表示物体在初位置表示物体在初位置h1处的重力势处的重力势能，用能，用Ep2表示物体在末位置表示物体在末位置h2处的重力势能处的重力势能22质量为质量为m的小球从高度为的小球从高度为h1的的A处运动到高度为处运动到高度为h2的的B处，如图处，如图422所示，重力势能的变化所示，重力势能的变化Epmgh2mgh

16、1Ep2Ep1，小球从高度小球从高度A处运动到处运动到B处，重力做功为处，重力做功为WGmg(h1h2)mgh1mgh2.(2)结论：结论：WGEp物体从高处下落的过程中，物体从高处下落的过程中，WG0，重力做正功，重力做正功，Ep(mgh2mgh1)mgh2，Ep1Ep2，重力势能减小，如图重力势能减小，如图422甲所示；物体做竖直甲所示；物体做竖直上抛运动过程中，上抛运动过程中，WG0，所以，所以Ep1Ep2，重力势能增加，如，重力势能增加，如图乙所示图乙所示23图图422243重力势能的相对性重力势能的相对性重力势能具有相对性，其值与零势能面的选择有关，重力势能具有相对性，其值与零势能面

17、的选择有关，要确定重力势能，必须先选定零势能面要确定重力势能，必须先选定零势能面(Epmgh中中h是物体相对于零势能面的高度是物体相对于零势能面的高度)即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)3(双选双选)关于重力势能，下列说法正确的是关于重力势能，下列说法正确的是()A重力势能是一个定值重力势能是一个定值B当重力对物体做正功时，物体的重力势能减小当重力对物体做正功时，物体的重力势能减小C放在地面上的质量不同的物体，它们的重力势能放在地面上的质量不同的物体，它们的重力势能一定相等一定相等D重力势能是物体和地球共有的，而不是物体单独重力势能是物体和地球共有的，而不是物体单独具有的

18、具有的25解析：解析：选选BD.参考平面不同，物体的重力势能不同，参考平面不同，物体的重力势能不同，A错；重力对物体做正功时，物体的重力势能减少，错；重力对物体做正功时，物体的重力势能减少，B对；当取地面为参考平面时，地面上的物体所具对；当取地面为参考平面时，地面上的物体所具有的重力势能均为零，当参考平面不在地面上时，有的重力势能均为零，当参考平面不在地面上时，处于地面上物体的重力势能与物体的质量有关，处于地面上物体的重力势能与物体的质量有关，C错；重力势能属于物体和地球这个系统所共有，错；重力势能属于物体和地球这个系统所共有，D对对26四、对弹性势能的理解四、对弹性势能的理解1弹性势能是由发

19、生弹性形变的物体各部分的相弹性势能是由发生弹性形变的物体各部分的相对位置决定的如卷紧的发条，拉长或压缩的弹簧，对位置决定的如卷紧的发条，拉长或压缩的弹簧，拉开的弓，正在击球的网球拍，撑杆跳运动员手中拉开的弓，正在击球的网球拍，撑杆跳运动员手中弯曲的杆等都具有弹性势能弯曲的杆等都具有弹性势能2弹性势能跟形变的大小有关：物体的形变量越弹性势能跟形变的大小有关：物体的形变量越大，物体具有的弹性势能就越大如弹簧的弹性势大，物体具有的弹性势能就越大如弹簧的弹性势能跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关，被拉伸或压缩能跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关，被拉伸或压缩的长度越大，恢复原状时对外界做的功就越多，弹的长度越大，

20、恢复原状时对外界做的功就越多，弹簧弹性势能就越大簧弹性势能就越大273弹性势能也是系统所具有的，同重力势能类似，弹性势能也是系统所具有的，同重力势能类似，弹性势能的变化由弹力做功的多少来量度，即弹性势能的变化由弹力做功的多少来量度，即W弹弹Ep弹弹弹力做正功，弹性势能减小；弹力做负弹力做正功，弹性势能减小；弹力做负功，弹性势能增加弹性势能和重力势能都是由相功，弹性势能增加弹性势能和重力势能都是由相互作用的物体的相对位置决定的能量，这种与相互互作用的物体的相对位置决定的能量，这种与相互作用的物体的相对位置有关的能量叫势能作用的物体的相对位置有关的能量叫势能28即时应用即时应用 (即时突破，小试牛

21、刀即时突破，小试牛刀)图图4234如图如图423所示，在光滑水平面上的物体与弹所示，在光滑水平面上的物体与弹簧的右端连接，弹簧的左端固定在墙上今用手给簧的右端连接，弹簧的左端固定在墙上今用手给物体一个力使弹簧向左压缩，放手后，物体向右运物体一个力使弹簧向左压缩，放手后，物体向右运动到最大距离的过程中，弹簧的弹性势能怎样变化？动到最大距离的过程中，弹簧的弹性势能怎样变化？29解析：解析：物体从开始运动到弹簧恢复原长的过程中，物体从开始运动到弹簧恢复原长的过程中，弹簧的弹性形变弹簧的弹性形变(压缩量压缩量)减小，弹簧的弹性势能减减小，弹簧的弹性势能减小；物体从原长继续向右运动的过程中，弹簧的弹小；

22、物体从原长继续向右运动的过程中，弹簧的弹性形变性形变(伸长量伸长量)变大，故弹簧的弹性势能在增大变大，故弹簧的弹性势能在增大答案：答案：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30课堂互动讲练课堂互动讲练重力势能的大小重力势能的大小类型一类型一 (单选单选)(2011年广东蓝田中学调研年广东蓝田中学调研)质量为质量为m的小球，从离桌面的小球，从离桌面H高处由静止下落，桌面高处由静止下落，桌面离地高度为离地高度为h，如图，如图424所示所示若以桌面为参考平面，那么若以桌面为参考平面，那么小球落地时的重力势能及整小球落地时的重力势能及整个过程中小球重力势能的变个过程中小球重力势能的变化

23、分别为化分别为()图图42431Amgh，减少，减少mg(Hh)Bmgh，增加，增加mg(Hh)Cmgh，增加，增加mg(Hh)Dmgh，减少，减少mg(Hh)【精讲精析精讲精析】由于以桌面为参考平面，小球落地由于以桌面为参考平面，小球落地时的高度为时的高度为h，所以小球落地时的重力势能，所以小球落地时的重力势能Epmgh.整个过程中重力做的功为整个过程中重力做的功为WGmg(Hh)，所以小球的重力势能就减少所以小球的重力势能就减少mg(Hh)【答案答案】D32【方法总结方法总结】物体重力势能的大小具有相对性，物体重力势能的大小具有相对性，其大小与选取的参考平面有关，而物体重力势能的其大小与选

24、取的参考平面有关，而物体重力势能的变化则与选取的参考平面无关，具有绝对性变化则与选取的参考平面无关，具有绝对性33 (单选单选)一质量为一质量为m的小球，用长为的小球，用长为l的轻绳悬的轻绳悬挂于挂于O点小球在水平力点小球在水平力F作用下，从平衡位置作用下，从平衡位置P点点很缓慢地移到很缓慢地移到Q点点(如图如图425所示所示)，则力，则力F所做所做的功为的功为()AmglcosBmgl(1cos)CFlcosDFl功和能的关系功和能的关系类型二类型二图图42534【精讲精析精讲精析】力力F是变力，不能应用功的公式直是变力，不能应用功的公式直接求解，可利用功能关系求解变力接求解，可利用功能关系

25、求解变力F做功小球由做功小球由平衡位置平衡位置P点很缓慢地移动到点很缓慢地移动到Q点的过程中，速度点的过程中，速度趋向于零，动能不变力趋向于零，动能不变力F对小球做功，使小球的对小球做功，使小球的重心逐渐升高，重力势能增加，即把其他形式的能重心逐渐升高，重力势能增加，即把其他形式的能转化成重力势能即力转化成重力势能即力F做的功等于重力势能的增做的功等于重力势能的增加，即加，即WFmgh.因为因为hllcos，所以，所以WFmgl(1cos)【答案答案】B35【方法总结方法总结】功是一个过程量，而能量是一个状功是一个过程量，而能量是一个状态量，功是能量转化的量度，功能关系将能量变化态量，功是能量

26、转化的量度，功能关系将能量变化与做功联系起来与做功联系起来36 如图如图426所示，质量为所示，质量为m的足球在地面的足球在地面1的位置被踢出后落到地面的位置被踢出后落到地面3的位置，在空中达到的的位置，在空中达到的最高点最高点2的高度为的高度为h.重力做功和重力势能的变化关重力做功和重力势能的变化关系系类型三类型三图图42637(1)足球由位置足球由位置1运动到位置运动到位置2时，重力所做的功是时，重力所做的功是多少？足球克服重力所做的功是多少？足球的重力多少？足球克服重力所做的功是多少？足球的重力势能增加了多少？势能增加了多少？(2)足球由位置足球由位置2运动到位置运动到位置3时，重力所做的功是时，重力所做的功是多少？足球的重力势能减少了多少？多少？足球的重力势能减少了多少？(3)足球由位置足球由位置1运动到位置运动到位置3时，重力所做的功是时，重力所做的功是多少？足球的重力势能变化了多少？多少？足球的重力势能变化了多少？38【思路点拨思路点拨】(1