势能及其改变高一下学期物理鲁科版（2019）必修第二册

第一章

功和机械能第4节势能及其改变鸡蛋破坏力强大是由于鸡蛋处在一定高度而具有巨大的能量。这种能量有什么特点？它与鸡蛋所处的高度有什么关系？1.理解重力势能的概念，知道重力势能具有相对性，会用重力势能的计算式进行相关计算。2.理解重力做功与重力势能变化的关系。3.理解弹性势能的概念，知道弹性势能变化与弹力做功的关系。知识点一：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。思考：重力势能的大小与哪些因素有关？猜想与假设：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。【视频：探究重力势能的影响因素】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：2.大小：物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积。

（参考平面──零势能面）3.单位：焦（耳）J1J=1kg•m•s-2•m=1N•m4.重力势能是标量：只有大小没有方向，但有正、负，其正、负表示大小。（h─物体重心到零势能面的高度）Ep=mgh

有人从五楼窗台上跳下来，为什么一点事也没有？脑筋急转弯因为他向里跳到五楼的地板上。算一算：若人的质量为50kg,五楼窗台距五楼地面的高度为1m，距楼外地面的高度为16m，g=10m/s2。则：(1)相对五楼地面，人的重力势能是多少？(2)相对楼外地面，人的重力势能是多少?500J8000J处同一位置的物体因选取的参考面不同，其重力势能是不同的。高度h是相对于谁的呢？重力势能总是相对于某个水平面来说的，这个水平面叫参考平面．Ep=mgh8848.86（1）物体在参考面上，h=0，Ep=0，（2）物体在参考面上方，h为正值，Ep为正值；参考面即高度为零的平面，一般来说参考面可以任意选取参考面又称零势能面；正负表示大小(h是物体相对参考面的高度)（3）物体在参考面下方，h为负值，Ep为负值。Ep=mgh5.重力势能的相对性EP(J)EP(J)EP(J)地面桌面天花板参考平面000mgh2mg（h1+h2）-mgh2mgh1-mgh1-mg（h1+h2）h1h2ABC天花板桌面地面知识点二：重力做功与重力势能改变的关系将滑雪者视为质量为m的物体（质点），物体从A点滑向C点，位移为l，与竖直方向的夹角为θ，A点的高度为h1，C点的高度为h2。物体从A点到C点过程中，重力做功为多少？WA→C=WA→BW=mglcosθ=mg(h1-h2)=mgh1-mgh2解：根据功的定义，物体从A点到C点过程中，重力做功为物体从A点到C点过程中，重力做功为多少？W=mg(h1-h2)=mgh1-mgh2θh1h2思考：如果滑雪者以图中的曲线路径下滑，重力所做的功是怎样的？θΔh1Δh2Δh3WG＝W1+W2

+W3+…＝mgΔh1＋mgΔh2＋mgΔh3＋…

＝mg(Δh1＋Δh2＋Δh3＋…)＝mgh1－mgh2W1＝mglcosθ＝mgΔh1想一想：重力做功有什么特点呢？h1h2重力做功与运动的具体路径无关，只与初末状态物体的高度差有关。2.重力做功与重力势能变化的关系：重力做的功等于重力势能的减少量。WG＝mgh1－

mgh2＝EP1－EP2

＝－ΔEP1.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)。重力做功是重力势能变化的量度！说明：知识点三：弹性势能及其改变观察：这几张图中的物体有什么共同点1.物理学中，把物体因为发生弹性形变而具有的能量称为弹性势能。将圆珠笔里的弹簧取出，再用硬卡纸做个小纸帽，套在弹簧上，用力将小纸帽往下压，使弹簧产生一定的弹性形变，然后迅速放开手，看看小纸帽能弹多高。（1）用大小不同的力，使弹簧产生大小不同的弹性形变，看小纸帽弹起的高度有什么不同？（2）换用不同劲度系数的弹簧，看小纸帽弹起的高度有什么不同？注意：不要用力太大，小纸帽弹得太高，造成不必要的麻烦上述实验说明：用力越大，弹簧弹性形变

，弹簧的

弹性势能

，弹簧对外做功越多。越大越大探究影响弹簧弹性势能大小的因素(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）2.弹簧弹性势能的表达式

3.弹簧的弹性势能与弹力做功的关系重力做功重力势能的变化重力做正功，重力势能减小；重力做负功，重力势能增加。弹力做正功，弹性势能减小；弹力做负功，弹性势能增加。弹性势能的变化弹力做功回顾：类比可得：WF弹＝EP1－EP2＝-△EP弹力做的功初态的弹性势能末态的弹性势能关系式：关系：弹力做功是弹性势能变化的量度。1.下面有关重力势能的说法中，正确的是（

）A.举得越高的物体，具有的重力势能越大B.质量越大的物体，具有重力势能越大C.物体的重力势能不可能为零D.物体的重力势能可能小于零D2.下列关于重力势能的说法，正确的是()A.重力势能的变化，只跟物体所处的初末位置有关，与物体实际经过的路径无关B.重力势能的变化，只跟重力做功有关，和其他力做功多少无关C.重力势能是矢量，当重力对物体做正功时，物体的重力势能减少D.重力势能是物体和地球共有的，而不是物体单独具有的ABD3.如图所示，在光滑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墙上，在力F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、弹簧的弹性势能逐渐增大C、弹簧的弹性势能先增大再减小D、弹簧的弹性势能先减小再增大BFD4.一质量为5kg的小球从5m高处下落，碰撞地面后弹起，每次弹起的高度比下落的高度低1m，则小球从下落到停在地面的过程中重力一共做了多少功？重力势能如何变化，变化多少？(g=10m/s2)解:小球下落高度为5m，则重力做功为

WG=mgh=5kg×10m/s2×5m=250J

小球下落过程中重力做正功，重力势能减少，

减少的重力势能等于重力做的功，为250J。