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1、第3节 势 能,核心要点突破,课堂互动讲练,知能优化训练,第3节,课前自主学案,课标定位,课标定位,应用：1.会用重力势能的定义进行计算 2重心位置的变动及总功计算 理解：1.重力做功与重力势能变化的关系 2重力势能的相对性 3弹力做功与弹性势能变化的关系 认识：1.重力势能及其相对性 2弹性势能的概念及相关因素 3势能是系统所共有的,课前自主学案,一、重力势能 1定义：物体由于_而具有的能量 2重力的功 (1)特点：跟物体运动的路径_，仅由物体的_和_两个位置的高度决定 (2)表达式：_，其中h1、h2分别表示物体的始、末位置的高度 3大小：等于物体受到的_和它的_的乘积,位于高处,无关,质
2、量,初末,WGmgh1mgh2,重力,高度,4表达式：_. 5单位：_，与功的单位相同 6重力势能具有相对性，它总是相对于选定的_而言的(该平面称为零势面)，但物体在两个不同位置之间势能的差值是确定的，与参考平面无关 二、弹性势能 1定义：物体由于发生_而具有的能量 2大小：物体的形变越大，弹性势能_,Epmgh,焦耳,参考平面,弹性形变,越大,三、势能是系统所共有的 1重力势能是_所组成的系统共有的 2弹性势能是_与受弹力作用的物体所组成的系统共有的,地球与物体,弹力装置,思考感悟 将同一物体从同一高度以平抛、上抛、下抛三种不同的方式抛出落到同一地面上，则三种情况相比较，其重力做功、重力势能
3、变化量是否相同？ 提示：重力做功与经过的路径无关，同一物体下落高度相同，三种方式重力做功相同，由于重力做的功等于重力势能的变化量，所以三种方式下重力势能的变化量也相同,核心要点突破,一、对重力势能的理解 1. 图431 相对性：因为Epmgh，高度h的相对性决定了重力势能具有相对性，例如计算放在桌子上的物体具有多大的重力势能时，可能有不同的结果如图431所示，,若选择桌面为参考面，物体的重力势能为0，选择地面为参考面，物体的重力势能为正值，选择桌面上方的某一高度为参考面，物体的重力势能为负值 2系统性：重力是地球与物体相互吸引引起的，如果没有地球对物体的吸引，就不会有重力，也不存在重力势能，所
4、以重力势能是这个系统共同具有的，平时所说的“物体”的重力势能只是一种简化的说法,3重力势能是标量：物体的重力势能为负值表示物体的重力势能比在参考面上时具有的重力势能要少，这跟用正负表示温度高低是相似的,特别提醒：(1)Epmgh，h表示物体重心相对参考面的高度，物体在参考面上方，h0在参考面下方，h0. (2)某一过程重力势能的变化为EpEp2Ep1，它与参考面的选择无关,即时应用(即时突破，小试牛刀) 1.以下说法中，正确的是( ) A重力势能大的物体，离地面高度大 B重力势能大的物体，所受重力一定大 C重力势能大的物体，质量不一定大 D重力势能大的物体，速度不一定大 解析：选CD.重力势能
5、的大小与两个因素有关系：一是物体的质量，二是物体距离零势面的高度并不是只由其中的一个因素决定重力势能的大小与速度的大小无关,二、重力做功与重力势能的区别与联系,特别提醒：(1)重力做功是重力势能变化的原因，重力做的功与重力势能的变化量为等值关系，两者均与参考面的选择无关 (2)重力势能的变化只取决于物体的重力所做功的情况，与物体除重力外是否还受其他力作用以及除重力做功外是否还有其他力做功等因素均无关,即时应用(即时突破，小试牛刀) 2.将一个物体由A移到B，重力做功( ) A与运动过程中是否存在阻力有关 B沿长度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功多 C沿坡度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力
6、做的功少 D上述几种情况重力做功同样多 答案：D,3弹性势能与弹力做功的关系 图432 如图432所示，O为弹簧的原长处 (1)弹力做负功时：如物体由O向A运动(压缩)或者由O向A运动(伸长)时，弹性势能增大，其他形式能转化为弹性势能 (2)弹力做正功时：如物体由A向O运动，或者由A向O运动时，弹性势能减小，弹性势能转化为其他形式的能,(3)弹力做功与弹性势能变化的关系为W弹Ep. 4弹性势能表达式 图433,特别提醒：(1)对于同一个弹簧伸长和压缩相同的长度时弹性势能是一样的 (2)形变量x0时，弹簧为原长，弹性势能为零，此时弹性势能最小,即时应用(即时突破，小试牛刀) 3.关于弹性势能，下
7、列说法中正确的是( ) A任何发生弹性形变的物体，都具有弹性势能 B任何具有弹性势能的物体，一定发生了弹性形变 C物体只要发生形变，就一定具有弹性势能 D弹簧的弹性势能只跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关,解析：选AB.由弹性势能的定义和相关因素进行判断发生弹性形变的物体的各部分之间，由于弹力作用而具有的势能，叫做弹性势能所以，任何发生弹性形变的物体都具有弹性势能，任何具有弹性势能的物体一定发生了弹性形变物体发生了形变，若是非弹性形变，无弹力作用，则物体就不具有弹性势能弹簧的弹性势能除了跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关外，还跟弹簧劲度系数的大小有关正确选项为AB.,课堂互动讲练,如图434所示，桌面距地
8、面0.8 m，一物体质量为2 kg，放在距桌面0.4 m的支架上，取g10 m/s2.,图434,(1)以地面为参考平面，计算物体具有的重力势能，并计算物体由支架下落到桌面的过程中，重力势能减少了多少？ (2)以桌面为参考平面，计算物体具有的重力势能，并计算物体由支架下落到桌面的过程中，重力势能减少了多少？ 【思路点拨】 计算重力势能时，首先确定选取的参考平面，然后找到物体相对参考平面的高度，代入公式Epmgh即可得出结果,【精讲精析】 (1)以地面为参考平面，物体的高度h11.2 m，因此物体的重力势能为 Ep1mgh12101.2 J24 J， 物体落至桌面时的重力势能为 Ep2mgh22
9、100.8 J16 J， 物体重力势能的减少量 EpEp1Ep2(2416)J8 J. (2)同理以桌面为参考平面时：Ep18 J，Ep20，则物体落至桌面时重力势能的减少量Ep8 J. 【答案】 (1)24 J 8 J (2)8 J 8 J,【方法总结】 求重力势能及重力势能变化的思路 首先要选择某一高度为参考平面，确定出物体相对参考面的高度值，物体在参考面上方，高度为正，在下方高度为负其次根据重力势能的表达式Epmgh求出物体的重力势能，最后代入EpEp2Ep1求重力势能的变化量，Ep0，表示重力势能增加，Ep0表示重力势能减少,变式训练1 如图435所示，质量为m的小球，从离桌面H高处由
10、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( ),图435,Amgh 减少mg(Hh) Bmgh 减少mg(Hh) Cmgh 减少mg(Hh) Dmgh 减少mg(Hh) 解析：选D.以桌面为参考平面，落地时物体的重力势能为mgh，初状态重力势能为mgH，即重力势能的变化EpmghmgHmg(Hh)所以重力势能减少了mg(Hh)D正确,【思路点拨】 已知物体运动的加速度，可由牛顿第二定律求出对物体的拉力，再由功的定义即可求出各个力的功重力势能的变化可由重力做功来求得，也可由重力势能的定义求得,【方法总结】 从本题可以看出，重力做功跟
11、物体的运动状态无关判断物体的重力势能如何变化时，应根据重力做功还是克服重力做功来判断，如果重力对物体做功，重力势能减少；物体克服重力做功时，重力势能增加,变式训练2 如图436所示，在水平地面上平铺n块砖，每块砖的质量为m，厚度为h，如将砖一块一块地叠放起来，至少需要克服重力做多少功？ 解析：取n块砖的整体为研究对象，如题图所示，叠放起来后整体重心距地面0.5nh，原来距地面0.5h，故有： WEpnmg0.5nhnmg0.5h0.5n(n1)mgh. 答案：0.5n(n1)mgh,图436,如图437所示，质量为m的物体静止在地面上，物体上面连着一个轻弹簧，用手拉住弹簧上端上移H，将物体缓缓
12、提高h，拉力F做功WF，不计弹簧的质量，则下列说法正确的是( ),图437,A重力做功mgh，重力势能减少mgh B弹力做功WF，弹性势能增加WF C重力势能增加mgh，弹性势能增加FH D重力势能增加mgh，弹性势能增加WFmgh 【精讲精析】 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】 D 【方法总结】 判断弹簧的弹性势能是否发生变化的标志是弹簧的长度是否发生变化，该题过程一中弹簧伸长，弹性势能增加，过程二中弹簧长度不变，故弹性势能不变,变式训练3 图438 如图438所示，小明玩蹦蹦杆，在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，小明的重力势能、弹簧的弹性势能的变化是( ),A重力势能减少，弹性势能增大 B重力势能增大，弹性势能减少 C重力势能减少，弹性势能减少 D重力势能不变，弹性势能增大 解析：选A.弹簧向下压缩的过程中，弹簧压缩量增大，弹性势能增加；下降中，重力做正功，重力势能减少,
