势能及其改变高一下学期物理鲁科版（2019）必修二

第一章

功和机械能第4节势能及其改变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。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；一个拇指大的小石块，在4楼抛下时可能伤人头皮，从25楼抛下，可能会让路人当场送命。有较大的能量物理学中，把物体因为处于一定的高度而具有的能量称为重力势能。高空中的物体为什么对地面上的物体具有危险性？1.物体因为处于一定的高度而具有的能量称为重力势能知识点一：重力势能高处的石头举高的重锤拦在高处的水重力势能的大小与哪些因素有关呢？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。探究影响小球重力势能大小的因素【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：3.表达式：

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。说明：（1）国际单位：焦（耳）J

1J=1kg•m•s-2•m=1N•m（2）重力势能是标量、状态量4.重力势能的相对性hhhAhhhAhhhABBBEpB=-3mghEpA=2mghEpB=-2mghEpA=0EpA=-mghEpB=0重力势能总是相对于某个水平面来说的，这个水平面叫零势能参考平面。（1）零势能参考平面：人为选定的高度设定为零的水平面。说明：①在参考平面上，物体的重力势能为零(又称零势能面)；②重力势能具有相对性，计算时必须事先选定；③参考平面的选取是任意的，视问题处理方便为原则；

通常选择地面或最低点为参考平面。hhhACB思考：重力势能是标量，只有大小而没有方向。但是有正负之分，这里的正负号代表什么含义呢？

（2）重力势能是标量，但有正负，且正负表示大小。说明：①若物体在参考面，h=0故

Ep=0②若物体在参考面上方，则h＞0为正值，Ep也是正值；③若物体在参考面下方，则h＜0为负值，Ep也是负值。举例：如图所示，以物体B所在平面作为参考平面，物体A和物体C的重力势能分别为：EpA=mgh、EpC=-mgh，则有EpC<EpA。hhhACBEpC=-mghEpB=0参考平面EpA=mgh5.重力势能的系统性那么重力势能是谁具有的呢?物体重力势能与重力做功密切相关，而重力是地球与物体间的相互作用力，若离开了地球或物体，就谈不上重力，所以，重力势能是物体与地球所组成的“系统”所共有的。平常只说物体具有的重力势能，是一种简化的说法。知识点二：重力做功与重力势能改变的关系滑雪者质量为m（可视为质点），从A点滑向C点，位移为l，与竖直方向的夹角为θ，A点离水平面的高度为h1，C点离水平面的高度为h2。求：1.滑雪者从A点滑到C点的过程重力做的功。解：由功的定义可得重力做的功：又：或重力做功与路径无关首末位置高度差求：.滑雪者从A点滑到C点的过程重力势能的变化在A点的重力势能：在B点的重力势能：重力势能变化：2.当物体由低处向高处运动时：重力做负功，即WG＜０，EP1＜EP2重力势能增大重力所做的功重力势能的变化决定1.当物体由高处向低处运动时：重力做正功，即WG＞０，EP1＞EP2重力势能减小

高处的物体在下落时对外做功，因此，重力势能可视为一种被暂时存储起来的潜在能量。在江河中修筑堤坝提高水位，就可以利用水的重力势能发电建筑工地常用的打桩机就是把重力势能转化为动能。重力势能可根据需要转化为其它形式的能量。拉满弦的弯弓在恢复原状时能把利箭发射出去撑杆跳运动员利用手中弯曲的杆弹跳出去可见，发生弹性形变的物体在恢复原状的过程中能够做功，说明它具有能量。弹性势能知识点三：弹性势能及其改变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ABh2h1重力势能与物体的相对高度有关弹性势能与形变物体各部分之间的相对位置有关势能：由相对位置决定的能量。势能是存储于一个系统内的能量，不是物体单独所具有的，而是相互作用的物体所共有的。比如：重力势能就是物体与地球所组成的系统所共有的，没有地球，就谈不上重力，也谈不上重力势能。对比弹簧弹力的功与弹性势能的改变有何关系?重力做正功：重力势能减少重力做负功：重力势能增加重力做的功与重力势能的改变有何关系？弹力做正功：弹性势能减少弹力做负功：弹性势能增加WG=-△EP

W弹=-△EP

类比1.关于重力做功和物体的重力势能，下列说法错误的是（）A.重力对物体做正功时，物体的重力势能减少；B.物体克服重力做功时，物体的重力势能增加；C.地球上的物体的重力势能都只有一个唯一确定的值；D.重力做功的多少与参考平面的选取无关。C2.如图，在一次“蹦极”运动中，人由高空跃下到最低点的整个过程中，下列说法正确的是（

）A.重力对人做正功B.人的重力势能减小了

C.“蹦极”绳对人做负功D.“蹦极”绳的弹性势能增加了AB3.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.如图所示，质量为m的足球在地面1的位置被踢出后落到地面3的位置，在空中达到的最高点2的高度为h。重力加速度为g。（1）足球由位置1运动到位置2时，重力做了多少功？足球的重力势能变化了多少？（2）足球由位