【物理】势能及其改变课件-2023-2024学年高一下学期物理鲁科版（2019）必修第二册

第4节势能及其改变第1章功和机械能高空抛物的危害，你知道吗？

一个约60克的鸡蛋从4楼抛下来就会让人起肿包，从8楼抛下就可以让人头皮破裂，从18楼抛下来就可以砸破行人的头骨，从25楼抛下可使人当场死亡物理学中，把物体因为处于一定的高度而具有的能量称为重力势能。高空中的物体具有较大的能量猜想与假设：探究影响小球重力势能大小的因素质量高度实验方法：控制变量法（1）让两个质量不同的小球从同一高度静止下落，观察两小球落入细沙后的下陷情况。（2）让同一小球从不同高度静止下落，观察小球的下陷情况。质量一定，高度越高，重力势能越大高度一定，质量越大，重力势能越大实验结论：重力势能1.定义：把物体因为处于一定的高度而具有的能量称为重力势能。大小：物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积。

3.单位：焦耳，J4.重力势能的相对性：对选定的参考平面而言，在零势能面上方，h＞0，Ep＞0；在零势能面下方，h＜0，Ep＜0；

（h─物体重心到零势能面的高度）Ep=mgh零势能面的选取是任意的5.重力势能是标量，只有大小，没有方向，但有正负。

正值表示物体的重力势能比零势能大，负值表示比零势能小。EPA=5J：表示比零势能面多5JEPB=-5J：表示比零势能面少5J哪一点的重力势能大?比较重力势能需选定同一零势能面，同时比较时要代入正负号重力势能5.重力势能是标量，只有大小，没有方向，但有正负。

正值表示物体的重力势能比零势能大，负值表示比零势能小。重力势能6.重力势能的改变量：△Ep=Ep2-Ep1=mg（h2-h1）=mg△h说明：虽然重力势能是相对的，与零势能面的选择有关。但重力势能变化是绝对，与参考平面的选取无关，只与始末位置的高度差有关7、系统性：重力势能是物体和地球所组成的系统共同具有的能量，不是地球上的物体单独具有的。△Ep＜0，说明重力势能减少了|mg△h|△Ep＞0，说明重力势能增加了|mg△h|θLh1h2ΔhAAABBB物体竖直下落物体沿斜线运动物体沿曲线运动零势能面三种路径从A→B，重力做功分别是多少？物体沿曲线运动从A到BΔh1Δh2Δh3ABΔhW1=mglcosθ1=mg△h1W=W1+W2+W3+……W=mg△h1+mg△h2

+mg△h3

+……=mg（△h1+△h2+△h3……)=mgΔh

=mgh1－mgh2h1h2A△h1θl放大微元法ABmg甲△hABθmg乙BA丙起点终点=mg(h1－h2)ＷＧ=mgΔh=mgh1－mgh2以上三种类型总结：物体运动时，重力做功只与的起点和终点的位置有关，而跟物体运动的路径无关。即重力做功数值等于重力与重心始末位置的高度差的乘积。ABmg甲△hABθmg乙BA丙起点终点ＷＧ=mgh1－mgh2零势能面Ep1=mgh1

Ep2=mgh2

Ep1Ep2ＷＧ=－

=-△Ep重力做功与重力势能变化的关系：重力做的功等于负的重力势能的改变量WG＝mgh1－

mgh2＝EP1－EP2

＝－ΔEP表达式：(1)物体下降，重力做正功，WG>0，则EP1>EP2

,重力势能减少，重力势能减少的数量等于重力做的功。(2)物体上升，重力做负功，WG<0，则EP1<EP2，重力势能增加，重力势能增加的数量等于物体克服重力所做的功(重力做负功)。说明：（初-末）重力做功是重力势能变化的量度！B优化大本P27C优化大本P271．(重力做功的特点)如图所示，一物体从A点出发，分别沿粗糙斜面AB和光滑斜面AC下滑及斜向上抛出，运动后到达同一水平面上的B、C、D三点。关于重力的做功情况，下列说法正确的是(

)A．沿AB面滑下时，重力做功最多B．沿AC面滑下时，重力做功最多C．沿AD抛物线运动时，重力做功最多D．三种情况下运动时，重力做的功相等D优化大本P30如图所示，质量为m的小球，从离桌面H高处由静止下落，桌面离地高度为h。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重力势能的变化分别是(

)A．mgh，减少了mg(H－h)B．mgh，增加了mg(H＋h)C．－mgh，增加了mg(H－h)D．－mgh，减少了mg(H＋h)D优化大本P27B优化大本P27一条长为L，质量为m的链条放在光滑桌面上，用手将链条拉至竖直，请问链条的重力势能如何变化？重力做了多少功？以桌面为零势能面OEp1=0

O一条长为L，质量为m的链条放在光滑桌面上，用手将链条拉至竖直，请问链条的重力势能如何变化？重力做了多少功？以桌面为零势能面AEpA=0BC

一条长为L，质量为m的链条放在光滑桌面上，用手将链条拉至竖直，请问链条的重力势能如何变化？重力做了多少功？以桌面为零势能面AEpA=0BC

D

∴Ep1=EpA+EpB

；Ep2=EpC+EpD即重叠部分势能无变化，整体的势能变化可以看成从A部分→D部分三、弹性势能及其改变1．定义：物体因为发生______________而具有的能量。2．弹簧的弹性势能：弹簧的弹性形变越大，具有的弹性势能就_______；在同样的形变下，弹簧的劲度系数越大，具有的弹性势能就_______。弹性形变越大越大3.弹性势能是标量，单位也是J弹簧弹性势能的表达式12EP＝

kx

2(1)x为弹簧的伸长量或压缩量（可称为形变量），k为弹簧的劲度系数；(2)一般规定弹簧在原长时，弹簧的弹性势能为零,故没有负值；(3)弹形势能具有相对性，一般相对弹簧原长时的弹性势能；(4)弹形势能具有系统性。（取弹簧在原长时的弹性势能为零）在弹性限度内(4)物体由A′向O运动时，弹力做____功，弹性势能______(2)物体由O向A′运动(伸长)时，弹力做___功，弹性势能______如图所示，O为弹簧的原长处．(1)物体由O向A运动(压缩)时，弹力做___功，弹性势能______负增加(3)物体由A向O运动时，弹力做____功，弹性势能______正减少说明：弹力做功与弹性势能变化的关系可表示为__

_____________

且弹力做多少正(负)功，弹性势能就减少(增加)多少．WF＝Ep1-Ep2=－ΔEp弹簧弹力做功与弹性势能改变的关系O点弹性势能为

。0负增加正减少

(多选)如图所示，在光滑平面上，一个物体以速度v0冲向与竖直墙壁相连的轻弹簧，自接触弹簧到弹簧被压缩至最短的过程中，以下说法正确的是(

)A．物体的加速度逐渐减小B．物体的速度逐渐减小C．弹力对物体做负功，弹簧的弹性势能减小D．弹力对物体做负功，弹簧的弹性势能增大BD优化大本P29如图所示，一轻弹簧一端固定于О点，另一端系一重物，将重物从与悬点О在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速度释放，让它自由摆下，不计空气阻力，在重物由A点摆向最低点B的过程中(

)A．重力做正功，弹簧弹力不做功，弹性势能不变B．重力做正功，弹簧弹力做正功，弹性势能增加C．若用与弹簧原长相等的细绳代替弹簧后，重力做正功，弹力不做功D．若用与弹簧原长相等的细绳代替弹簧后，重力做功不变，弹力不做功C优化大本P29

(2022·浙江台州期末)蹦极是一项户外极限活动。体验者站在约40m高的位置，用原长为20m的弹性绳固定住后跳下，落地前弹起，反复弹起落下。忽略空气阻力的影响，在人的整个运动过程中，下列说法正确的是(

)A．第一次下落过程中，体验者能体验失重感的位移为20mB．第一次下落20m后，体验者立即处于超重状态C．第一次到达最低点的瞬间，人的重力势能为零D．当下落到最低点时，弹性绳的弹性势能最大D优化大本P294．(弹性势能)(多选)如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平地面上，t＝0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放