《（沪科版）高中物理 4.1势能的变化与机械功》ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（沪科版）高中物理 4.1势能的变化与机械功》ppt课件（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第 4章 能量守恒与可持续发展 能的变化与机械功 情境导入 课程目标 1 . 理解重力势能的概念 ,会用重力势能的定义进行计算。 2 . 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。 3 . 知道重力势能的相对性。 4 . 了解弹性势能 , 知道影响弹性势能大小的因素。 一 二 三 一、重力势能 1 . 定义 : 物体由于被 举高 而具有的能量。 2 . 表达式 : E p = 3 . 单位 : 国际单位是 焦耳 ,符号为 J 。 4 . 相对性 : 重力势能具有相对性 , 确定物体的重力势能时 , 应先规定一个参考平面 , 物体位于参考平面上方时重力势能为 正值 , 在其下
2、方时的重力势能为 负值 。 一 二 三 二、重力做功与重力势能的改变 1 . 重力做功的特点 : 重力做功与 路径 无关 , 只与初、末位置的高度差有关 ; 重力做功总是对应于物体重力势能的变化 , 两者的大小 相等 , 并且与是否存在其他作用力及其他力是否 做功 无关 。 2 . 两者间的关系 : 重力势能的改变由 重力 做的功决定重力做多少功 , 重力势能就 减少 多少克服重力做多少功 , 重力势能就 增加 多少一 二 三 3 . 两者的关系式 : W =E p 1 - E p 2 = - E p , 其中 E p 为物体重力势能的增量 , E p = E p 2 - E p 1 。 4
3、. 物体重力势能的变化可以用 重力 做功的多少来量度。 思考 将某一物体从同一高度以平抛、上抛、下抛三种不同的方式抛出 , 从抛出到落地的过程中重力做功、重力势能的变化是否相同 ? 提示 :相同。 一 二 三 三、弹性势能 1 . 定义 : 物体发生 弹性形变 时具有的势能叫做弹性势能。 2 . 影响因素 : 弹簧的弹性势能与自身的 劲度系数 k 的大小及 伸长量 x 或压缩量 x 有关。 3 . 表达式 : 2 思考 请判断下列说法是否正确 : ( 1 ) 弹性势能与物体的形变量有关。 ( ) ( 2 ) 除了弹力做功之外 ,其他力做功不影响弹性势能。 ( ) ( 3 ) 弹力做正功 , 弹
4、性势能就增大 ; 弹力做负功 ,弹性势能就减小。 ( ) 提示 :弹性势能与物体的弹性形变有关 ,若在弹性限度之外 ,弹性势能就与形变量无关 ,故 ( 1 ) 错。弹性势能的改变仅与弹力做功相对应 ,与其他力是否做功无关 ,( 2 ) 正确。弹力做正功 ,弹簧对外做功 ,弹性势能减小 ;弹力做负功 ,外界对弹簧做功 ,弹簧的弹性势能增大 ,( 3 ) 错。 探究点一 探究点二 探究一对重力势能的理解 问题导引如图是一幅跳高运动员跳高的图片 ,若运动员的质量为 60 跳过的高度为 2 . 3m , 那么跨过横竿时的重力势能是定值吗 ? 提示 :不是定值 ,运动员的高度与所选取的参考平面有关 ,是
5、一个相对量 ,取不同的参考平面时 ,高度不同 ,其重力势能的值不同。 探究点一 探究点二 名师精讲1 . 相对性 ( 1 ) 重力势能 有相对性 ,与选取的参考平面 ( 在这个平面上重力势能为零 ,称此平面为零势能面 ) 有关 , 计算势能时要选好零势能面。 h 是指物体的重心距零势能面的高度。当物体位于零势能面上方时 , h 0 , 则0 ; 当物体位于零势能面下方时 , h 0 ,在参考平面下方 , h 0 。 ( 2 ) 某一过程重力势能的变化为 E p =E p 2 - E p 1 ,它与参考平面的选择无关。 探究点一 探究点二 【例题 2 】 ( 多选 ) 用拉力 F 将一个重为 5
6、N 的物体匀速提升3 m , 如图所示 ,在这个过程中 ,下列说法正确的是 ( ) A . 物体的重力做了 1 5 J 的功 B. 拉力 F 对物体做了 15 J 的功 C. 物体的重力势能增加了 15 J D. 合力对物体做的功是 15 J 解析 :物体上升 ,重力做负功 , - m - 5 3 J = - 15 J ,选项 A 错误 ;因为物体匀速上升 ,所以拉力 F =G= 5N ,则拉力做功 F h = 5 3 J = 15 J ,选项 B 正确 ;因物 体克服 重力做功 15 J ,故物体重力势能增加 1 5 J ,选项 C 正确 ;因为物体匀速上升 ,合力为零 ,则合力不做功 ,选
7、项 D 错误。 答案 : 探究点一 探究点二 题后反思 ( 1 ) 重力势能变化量 E p 等于末态重力势能减去初态重力势能。 ( 2 ) 重力势能变化的多少仅取决于重力做功的多少 ,与其他外力做功无关。 1 2 3 4 5 1 . 游客爬山时 , 手中的皮球不小心滑落 , 球从山上的位置 A 滚到了山脚下的位置 B , 高度标记如图所示 ,则下列说法正确的是 ( ) A . 从 A 到 B 的曲线长度不知道 ,无法求出此过程重力做的功 B. 从 A 到 B 过程中阻力大小不知道 , 无法求出此过程重力做的 功 C. 从 A 到 B 重力做功 H +h ) D. 从 A 到 B 重力做功 解析
8、 :重力做的功只与初、末位置的高度差有关 ,与路径以及受的其他力无关。从 A 到 B 重力做功 m 答案 : D 1 2 3 4 5 2 . 关于弹性势能的大小 ,下列说法正确的是 ( ) A . 当弹簧变长时 , 它的弹性势能一定增大 B. 当弹簧变短时 ,它的弹性势能一定变小 C. 当拉伸长度相同时 , k 越大的弹簧 , 它的弹性势能越大 D. 弹簧拉伸时的弹性势能一定大于压缩时的弹性势能 解析 :弹簧的弹性势能的大小 ,除了跟劲度系数 k 有关外 ,还跟它的形变量有关。如果弹簧原来处在压缩状态 ,当它变长时 ,它的弹性势能减小 ,在原长处时其弹性势能最小 ,所以 A 、 B 、 D 均
9、不对。 答案 : C 1 2 3 4 5 3 . 下列关于重力势能的说法正确的是 ( ) A . 重力势能的大小只由重物本身决定 B. 所处位置高的物体 ,则重力势能就大 C. 在地面上的物体 , 它具有的重力势能一定等于零 D. 重力势能实际上是物体和地球所共有的 解析 :重力势能等于物体的重力与物体重心高度的乘积 ,故选项 A 、 B 都错误 ;重力势能具有相对性 ,零势能位置的 选取是任意的 ,地面不一定是零势能位置 ,选项 C 错误 ;重力是物体与地球间的作用力 ,重力势能实际上也是地球与物体共有的 ,重力势能具有系统性 ,选项 D 正确。 答案 : D 1 2 3 4 5 4 . 如
10、图所示 ,质量为 m 的小球从高为 h 处的斜面上的 A 点滚下经过水平面 , 再滚上另一斜面 ,当它到达4的 D 点时 , 速度为零 , 在这个过程中 ,重力做功为 ( ) A . 4C. m 解析 :重力做功与路径无关 ,只与初、末位置的竖直高度有关。故WG= =34 B 项正确。 答案 : B 1 2 3 4 5 5 . 在离地面 80m 处无初速释放一小球 , 小球质量为 m= 2 00g ,不计空气阻力 , 0 m / 取最高点所在水平面为参考平面 , 求 : ( 1 ) 在第 2s 末小球的重力势能 ; ( 2 ) 在第 3s 内重力所做的功和重力势能的变化。 解析 : ( 1 ) 在第 2s 末小球下落的高度 h=122 10 22m = 2 0 m 重力势能 - m - 10 20 J = - 40 J 说明了物体在参考平面的下方。 ( 2 ) 在第 3s 末小球下落的高度 h =122=12 10 32m = 45 m 。 第 3s 内重力做功 W = h - h ) = 0 . 2 10 ( 45 - 20 ) J = 50 J 。 即小球的重力势能减 少了 50 J 。 答案 : ( 1 ) - 40 J ( 2 ) 50 J 减少了 50 J
