4.3势能课件高中物理二【配套课件】

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1、3 势 能1认识认识 重力做功与路径无关的特点，理解重力势势能的概念2理解重力做功与重力势势能变变化的关系3知道重力势势能具有相对对性，知道重力势势能是物体和地球系统统所共有的4了解弹弹性势势能的概念5理解弹弹力做功与弹弹性势势能变变化的关系一、重力势能重力势能的概念物体由于位于高处处而具有的能量叫做重力势势能 重力做功与 无关，仅仅由物体的 和 、 两个位置的高度决定，即：WGmgh1mgh2式中h1，h2分别别代表始、末两个位置的高度路径质量始末重力势能及其物理意义(1)重力势势能的公式：Ep _(2)单单位： ，与功的单单位相同(3)重力做功与重力势势能变变化的关系：表达式：WG _重力

2、做正功，重力势势能 ；重力做负负功，重力势势能 (4)重力势势能的相对对性和系统统性相对对性：重力势势能总总是相对对于选选定的 而言的(该该平面常称为为零势势面)系统统性：重力势势能是 所组组成的物体“系统统”共有的mgh焦耳Ep 减少增加水平面地球和物体二、弹性势能定义：发发生弹弹性形变变的物体具有的与 有关的能量，叫弹弹性势势能弹性势能的大小：弹弹性势势能的大小跟形变变的大小有关，形变变量越大，弹弹性势势能也越大弹性势能的特点弹弹性势势能是跟弹弹力有关的势势能，也是 所具有的，弹弹性势势能的变变化是由 来量度 势能：重力势势能和弹弹性势势能都是势势能它的形变弹力做功的多少系统一、对重力势能

3、的理解与辨析(1)相对对性：物体的重力势势能总总是相对对于某一水平参考面，在参考面以上为为正值值，以下为负值为负值 ，位于参考面时为时为 零(2)重力势势能是标标量物体负负的势势能时时只是表示物体的重力势势能比在参考面上时时具有的重力势势能要少，这这跟用正负负表示温度高低是一样样的(3)重力势势能的定义义式是Epmgh，在国际单际单 位制中的单单位是焦(J)(4)变变化量：物体的重力势势能大小虽虽然与参考面的选择选择 有关，但对应对应 于某一过过程的变变化量大小与参考面的选择选择 无关自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析金手指驾校 http:/ 金手指驾驶员考试2016 金手指驾校 http:

4、/ 金手指驾驶员考试2016科目一 金手指驾校 http:/ 金手指驾驶员考试2016科目四 金手指驾校 http:/ 金手指驾驶员科目一模拟考试 金手指驾考 http:/ 金手指驾驶员科目四模拟考试二、重力做功与重力势势能变变化的关系重力势势能变变化多少是由重力做的功多少唯一量度的如图图431所示，质质量为为m的物体从A点下落到B点，A点的高度为为h1，B点的高度为为h2.在这这个过过程中，重力做功WGmgh1mgh2mgh.图431在这这个过过程中，重力势势能的改变变量EpEpBEpAmgh2mgh1mgh，所以重力做功与重力势势能改变变量的关系为为WGEp，这这也正说说明：当物体向下运动

5、时动时 ，重力做正功，WG0，则则Ep1Ep2，即重力势势能减少，重力势势能减少的数量等于重力所做的功；当物体向上运动时动时 ，重力做负负功(物体克服重力做功)，WG0，则则Ep1Ep2，即重力势势能增加，重力势势能增加的数量等于克服重力所做的功三、弹力做功跟弹性势能变化的关系如图432所示，O为弹簧的原长处弹力做负功时：如物体由O向A运动动(压缩压缩 )或者由O向A运动动(伸长长)时时，弹弹性势势能增大，其他形式能转转化为弹为弹 性势势能弹力做正功时：如物体由A向O运动动，或者由A向O运动时动时，弹弹性势势能减小，弹弹性势势能转转化为为其他形式的能 弹弹力做功与弹弹性势势能的关系为为W弹弹E

6、p.图432 弹性势能与弹簧长度的对应性：虽虽然弹弹簧的伸长长量(或压压缩缩量)不同，弹弹簧的弹弹性势势能不同，但伸长长和压缩压缩 相同的长长度时弹时弹 性势势能是一样样的所以弹弹性势势能和弹弹簧的形变变量之间间不是一一对应对应 的关系，而是某个弹弹性势势能可能对对应应着伸长长和压缩压缩 两个不同的状态态重力做功与重力势能的变化 【典例1】 如图433所示，一个质量为M的物体，放在水平地面上，物体上方安装一个长度为L、劲度系数为k的轻弹簧处于原长，现用手拉着弹簧上端的P点缓慢向上移动，直到物体离开地面一段距离，在这一过程中，P点的位移(开始时弹簧处于原长)是H，则物体重力势能的增加量为 ( )

7、 图433答案 C借题发挥 (1)求重力势能的变化关键是找出重心位置的变化(2)巧用“分解过程”的方法求得物体重心高度变化，如先弹簧长度不变物体升高H，后弹簧伸长x，物体下降x，最终物体重心上升高度为Hx.【变式1】挂在竖竖直墙墙壁上的长长1.80 m的画，画面的质质量为为100 g，下面卷轴轴的质质量为为300 g，今将它沿墙墙壁卷起，需做功_J.答案 6.3弹力做功与弹性势能的变化 【典例2】 在水平地面上放一个竖直轻弹簧，弹簧上端与一个质量为m的木块相连，若在木块上再作用一个竖直向下的力F，使木块缓慢向下移动h，力F做功W1，此时木块再次处于平衡状态，如图434所示求：(1)在木块下移h

8、的过程中重力势能的减少量；(2)在木块下移h的过程中弹性势能增加量图434解析 (1)据重力做功与重力势能变化的关系有Ep减WGmgh.(2)据弹力做功与弹性势能变化的关系有：Ep增W弹又因木块缓慢下移，力F与重力mg的合力与弹力等大、反向，所以W弹W1WGW1mgh.所以弹性势能增量：Ep增W1mgh.答案 (1)mgh (2)W1mgh借题发挥 功是能量转化的量度，因此确定某一过程中某力做的功，是研究该过程能量转化的重要方法【变式2】如图图435所示，在光滑的水平面上有一物体，它的左端连连一弹弹簧，弹弹簧的另一端固定在墙墙上，在力F作用下物体处处于静止状态态，当撤去F后，物体将向右运动动，

9、在物体向右运动动的过过程中，下列说说法正确的是 ( )A弹弹簧的弹弹性势势能逐渐渐减小B弹弹簧的弹弹性势势能逐渐渐增大C弹弹簧的弹弹性势势能先增大后减小D弹弹簧的弹弹性势势能先减小后增大图435解析 撤去F后物体向右运动的过程中，弹簧的弹力先做正功后做负功，故弹簧的弹性势能先减小后增大答案 D潮汐发电简单简单 地说说，潮汐发电发电 就是在海湾或有潮汐的河口建筑一座拦拦水堤坝坝，形成水库库，并在坝坝中或坝坝旁放置水轮发电轮发电 机组组，利用潮汐涨涨落时时海水水位的升降，使海水通过过水轮轮机时时推动动水轮发电轮发电 机组发电组发电，如图图436所示从能量的角度说说，就是利用海水的势势能和动动能，通

10、过过水轮发电轮发电 机转转化为电为电 能图436由于引潮力的作用，使海水不断地涨涨潮、落潮涨涨潮时时，大量海水汹涌而来，具有很大的动动能；同时时，水位逐渐渐升高，动动能转转化为势为势 能落潮时时，海水奔腾腾而归归，水位陆续陆续下降，势势能又转转化为动为动 能海水在运动时动时 所具有的动动能和势势能统统称为为潮汐能1913年德国在北海海岸建立了第一座潮汐发电发电 站.1957年我国在山东东建成了第一座潮汐发电发电 站.1978年8月1日山东东乳山县县白沙口潮汐电电站开始发电发电 ，年发电发电 量230万千瓦时时.1980年8月4日我国第一座“单库单库 双向”式潮汐电电站江厦潮汐试验电试验电 站正

11、式发电发电 ，如图图437所示，装机容量为为3 000千瓦，年平均发电发电 1 070万千瓦时时，其规规模仅仅次于法国朗斯潮汐电电站(装机容量为为24万千瓦，年发电发电 5.4亿亿千瓦时时)，是当时时世界第二大潮汐发电发电 站江厦潮汐试验电站 图437【典例3】 如图图438所示，某海湾共占面积积 1.0107 m2，涨涨潮时时水深20 m，此时时关上水坝闸坝闸门门，可使水位保持20 m不变变；退潮时时，坝坝外水位降至18 m也保持不变变，假如利用此水坝坝建水电电站，且重力势势能转变为电转变为电 能的效率是10%，每天有两次涨涨潮，问该电问该电 站一天最多能发发出多少电电能？(g取10 m/s

12、2，假设设只有退潮时发电时发电 )图438答案 41010 J 重力做功与重力势能的变化1一条柔软软的均匀链链条质质量为为m，长长度为为l，平放在水平桌面上用力提链链条的一端，将链链条慢慢提起，直至末端将要离开桌面的过过程中，拉力做的功为为多少？2如图图439所示，桌面距地面0.8 m，一物体质质量为为2 kg，放在距桌面0.4 m的支架上(1)以地面为为零势势能面，计计算物体具有的势势能，并计计算物体由支架下落到桌面的过过程中，势势能减少多少？(2)以桌面为为零势势能面，计计算物体具有的势势能，并计计算物体由支架下落到桌面过过程中势势能减少多少？图439解析 (1)以地面为零势能面，物体的高

13、度h11.2 m，因而物体的重力势能：Ep1mgh123.52 J.物体落到桌面时重力势能：Ep2mgh215.68 J物体重力势能的减少量：EpEp1Ep27.84 J.(2)以桌面为零势能面，物体的高度h10.4 m，因而物体的重力势能：Ep1mgh17.84 J，物体落至桌面过程中，重力势能的减少量：Ep7.84 J.答案 (1)23.52 J 7.84 J (2)7.84 J 7.84 J弹力做功与弹性势能的变化3如图图4310所示，质质量为为m的物体静止在地面上，物体上面连连着一个轻弹轻弹 簧，用手拉住弹弹簧上端上移H，将物体缓缓缓缓 提高h，拉力F做功WF，不计弹计弹 簧的质质量，

14、则则下列说说法正确的是 ( )A重力做功mgh，重力势势能减少mghB弹弹力做功WF，弹弹性势势能增加WFC重力势势能增加mgh，弹弹性势势能增加FHD重力势势能增加mgh，弹弹性势势能增加WFmgh图4310解析 可将整个过程分为两个阶段：一是弹簧伸长到m刚要离开地面阶段，拉力克服弹力做功WF1W弹，等于弹性势能的增加，二是弹簧长度不变，物体上升h，拉力克服重力做功WF2WGmgh，等于重力势能的增加，又由WF1WF2WF可知A、B、C错，D对答案 D4如图图4311所示，质质量相等的A、B两物体之间连间连 接一轻弹轻弹簧，竖竖直放在水平地面上今用力F缓缓慢向上拉A，直到B刚刚要离开地面，设设开始时弹时弹 簧的弹弹性势势能为为Ep1，B刚刚要离开地面时弹时弹 簧的弹弹性势势能为为Ep2，试试比较较Ep1、Ep2的大小图4311答案 Ep1Ep2