势能的变化与机械功

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1、 第第4 4章章 能量守恒与可持续发展能量守恒与可持续发展4.1 4.1 势能的变化与机械功势能的变化与机械功 学习目标定位学习目标定位认识重力做功与物体运动的路径无关的特点，理解认识重力做功与物体运动的路径无关的特点，理解重力势能的概念重力势能的概念. .理解重力做功与重力势能变化的关系理解重力做功与重力势能变化的关系.知道重力势能具有相对性，知道重力势能是物体和知道重力势能具有相对性，知道重力势能是物体和地球所组成的系统所共有的地球所组成的系统所共有的.知识储备区知识储备区一、一、1举高举高 2重力重力 高度高度 mgh 3焦（耳）焦（耳） J二、二、1Ep1Ep2 Ep 2（1）减少）减

2、少 减少多少减少多少 （2）增加）增加 增加多少增加多少 3高度高度 路径路径学习探究区学习探究区一、研究重力做功跟重力势能变化的关系一、研究重力做功跟重力势能变化的关系二、重力做功跟路径无关二、重力做功跟路径无关三、弹力做功与弹性势能三、弹力做功与弹性势能一、研究重力做功跟重力势能变化的关系一、研究重力做功跟重力势能变化的关系问题设计问题设计 如图所示，质量为如图所示，质量为m的物体自高度为的物体自高度为h2的的A处下落至高度为处下落至高度为h2的的B处，处，求此过程中重力做的功求此过程中重力做的功答案答案WG mg(h1h2)mgh1重力势能重力势能mgh要点提炼要点提炼(1)重力势能重力

3、势能Ep (2)重力势能重力势能的相对性的相对性重力势能具有重力势能具有 性，即性，即Ep与选取的与选取的参考平面参考平面(零势能面零势能面)_ 因此，在计算重力势能时，必须首先选取参考平面因此，在计算重力势能时，必须首先选取参考平面重力势能的变化是重力势能的变化是 的，它与参考平面的选取的，它与参考平面的选取_.相对相对有关有关绝对绝对正负的含义：正负的含义： 在在参考平面上方参考平面上方物体的重力势能是物体的重力势能是 值，表示物体值，表示物体 在这一位置的重力势能比在参考平面上时在这一位置的重力势能比在参考平面上时 ；在在参考平面下方参考平面下方，物体的重力势能是，物体的重力势能是 值，

4、表示物体在这一位置值，表示物体在这一位置的重力势能比在参考平面上时的重力势能比在参考平面上时 .无关无关正正大大小小负负2重力做功与重力势能改变的关系：重力做功与重力势能改变的关系：即即W_(2)两种情况：两种情况：要点提炼要点提炼Ep1Ep2物体由高到低物体由高到低重力势能减小重力势能减小物体由低到高物体由低到高重力势能增加重力势能增加返回返回(1)关系：重力做功是重力势能变化的关系：重力做功是重力势能变化的_.量度量度Ep二、重力做功跟路径无关二、重力做功跟路径无关1重力做的功重力做的功：其中其中h1、h2分别是初、末位置的高度物体由高处运动到低处时，分别是初、末位置的高度物体由高处运动到

5、低处时，重力做重力做 功物体由低处运动到高处时，重力做功物体由低处运动到高处时，重力做 功功物体运动时，重力对物体所做的功只与物体初、末位置的物体运动时，重力对物体所做的功只与物体初、末位置的_有关，与物体运动的有关，与物体运动的 无关无关正正负负2重力做功的特点重力做功的特点：高度差高度差路径路径返回返回三、弹力做功与弹性势能三、弹力做功与弹性势能1. 弹性势能：弹性势能：Ep kx22.对弹性势能的理解对弹性势能的理解(1)系统性：系统性：(2)(2)相对性：相对性：弹性势能是发生弹性形变的物体上所有质点因弹性势能是发生弹性形变的物体上所有质点因相对位置改变相对位置改变而具有而具有的能量，

6、因此弹性势能具有系统性的能量，因此弹性势能具有系统性弹性势能的大小与选定的弹性势能的大小与选定的零势能位置有零势能位置有关关，对于弹簧，一般规定弹簧处于原长，对于弹簧，一般规定弹簧处于原长时的势能为零势能时的势能为零势能 注意注意对于同一个弹簧，对于同一个弹簧，伸长和压缩相同的长度时，伸长和压缩相同的长度时，弹簧的弹性势能是相同的弹簧的弹性势能是相同的三、弹力做功与弹性势能三、弹力做功与弹性势能3.弹力做功与弹性势能变化的关系：弹力做功与弹性势能变化的关系：W弹弹_(2)弹力做负功，弹性势能弹力做负功，弹性势能 ，弹力做功的数值等于弹性，弹力做功的数值等于弹性 势能的势能的 (1)弹力做正功，

7、弹性势能弹力做正功，弹性势能 ，弹力做功的数值等于弹性，弹力做功的数值等于弹性 势能的势能的 减少量减少量减少减少增加增加增加量增加量Ep返回返回一、对重力做功的理解与计算一、对重力做功的理解与计算典例精析典例精析例例1 1物体沿不同的路径从物体沿不同的路径从A运动运动到到B，如图所示，则，如图所示，则()A沿路径沿路径ACB重力做的功大些重力做的功大些B沿路径沿路径ADB重力做的功大些重力做的功大些C沿路径沿路径ACB和路径和路径ADB重力重力 做功一样多做功一样多D以上说法都不对以上说法都不对C与路径无关；与路径无关；只与始末位置的高度差有关只与始末位置的高度差有关返回返回例例2 关于重力

8、势能，以下说法中正关于重力势能，以下说法中正确的是确的是()A某个物体处于某个位置，重力势某个物体处于某个位置，重力势 能的大小是唯一确定的能的大小是唯一确定的B只要重力做功，重力势能一定变只要重力做功，重力势能一定变 化化C物体做匀速直线运动时，重力势物体做匀速直线运动时，重力势 能一定不变能一定不变D重力势能为零的物体，不可能对重力势能为零的物体，不可能对 别的物体做功别的物体做功典例精析典例精析二、对重力势能的理解二、对重力势能的理解B与零势能面的选取有关与零势能面的选取有关mh0 J0 J竖直方向竖直方向hh0 J返回返回m例例3 质量为质量为m的物体从离湖面的物体从离湖面H高处由高处

9、由静止释放，落在距湖面为静止释放，落在距湖面为h的湖底，如的湖底，如图所示，在此过程中图所示，在此过程中()A重力对物体做功为重力对物体做功为mgHB重力对物体做功为重力对物体做功为mg(Hh)C物体的重力势能减少了物体的重力势能减少了mg(Hh)D物体的重力势能增加了物体的重力势能增加了mg(Hh)典例精析典例精析C三、重力做功与重力势能变化的关系三、重力做功与重力势能变化的关系mg位移为位移为H+hWGmg(Hh)B重力做正功，重力势能减少重力做正功，重力势能减少返回返回典例精析典例精析四、弹力做功与弹性势能变化的关系四、弹力做功与弹性势能变化的关系返回返回例例4 如图所示，在光滑水平面上

10、有一物如图所示，在光滑水平面上有一物体体,它的左端连一弹簧，弹簧的另一端固定它的左端连一弹簧，弹簧的另一端固定在墙上，在力在墙上，在力F作用下物体处于静止状态作用下物体处于静止状态,当撤去当撤去F后，物体将向右运动后，物体将向右运动,在物体向右在物体向右运动的过程中运动的过程中,下列说法正确的是下列说法正确的是()A弹簧对物体做正功，弹簧的弹性势能弹簧对物体做正功，弹簧的弹性势能 逐渐减小逐渐减小B弹簧对物体做负功，弹簧的弹性势能弹簧对物体做负功，弹簧的弹性势能 逐渐增加逐渐增加C弹簧先对物体做正功，后对物体做负弹簧先对物体做正功，后对物体做负 功，弹簧的弹性势能先减少再增加功，弹簧的弹性势能

11、先减少再增加D弹簧先对物体做负功，后对物体做正弹簧先对物体做负功，后对物体做正 功，弹簧的弹性势能先增加再减少功，弹簧的弹性势能先增加再减少压缩状态压缩状态原长原长拉伸状态拉伸状态弹力做正功，弹力做正功，弹性势能减小弹性势能减小弹力做负功，弹力做负功，弹性势能增加弹性势能增加C课堂要点小结课堂要点小结势势能能的的变变化化重力做功的特点：与路径无关，只取决于初、末位置的高度差重力做功的特点：与路径无关，只取决于初、末位置的高度差. .重力势能重力势能重力做功与重重力做功与重力势能的关系力势能的关系弹力做功与弹弹力做功与弹性势能的关系：性势能的关系：表达式：表达式：Epmgh单位：焦耳（单位：焦耳

12、（J）相对性：与参考平面的选取有关相对性：与参考平面的选取有关重力做正功，重力势能减少重力做正功，重力势能减少重力做负功，重力势能增加重力做负功，重力势能增加关系式：关系式：WGEp1Ep2返回返回弹力做正功，弹性势能减少弹力做正功，弹性势能减少弹力做负功，弹性势能增加弹力做负功，弹性势能增加自我检测区自我检测区12341 1(对重力做功的理解对重力做功的理解)沿着高度沿着高度相同、坡度不同、粗糙程度也不相同、坡度不同、粗糙程度也不同的两个斜面，向上拉同一物体同的两个斜面，向上拉同一物体到顶端，下列说法中正确的是到顶端，下列说法中正确的是()A沿坡度大的斜面上升克服重沿坡度大的斜面上升克服重

13、力做的功多力做的功多B沿坡度大、粗糙程度大的斜沿坡度大、粗糙程度大的斜 面上升克服重力做的功多面上升克服重力做的功多C沿坡度大、粗糙程度大的斜沿坡度大、粗糙程度大的斜 面上升克服重力做的功少面上升克服重力做的功少D两种情况重力做功同样多两种情况重力做功同样多Dmgmg12342 2(对重力势能的理解对重力势能的理解)下列关于物下列关于物体的重力势能的说法中正确的是体的重力势能的说法中正确的是( )A物体重力势能的数值随选择的参物体重力势能的数值随选择的参 考平面的不同而不同考平面的不同而不同B物体的重力势能实际上是物体和物体的重力势能实际上是物体和 地球组成的系统所共有的地球组成的系统所共有的

14、C重力对物体做正功，则物体的重重力对物体做正功，则物体的重 力势能增加力势能增加D物体位于所选的参考平面以下时，物体位于所选的参考平面以下时， 物体的重力势能为负值物体的重力势能为负值ABDh不同不同若没有地球若没有地球没有引力没有引力不具备对不具备对外做功的外做功的能力能力重力势能重力势能减小减小h012343(重力做功与重力势能变化的关重力做功与重力势能变化的关系系)关于重力做功和物体的重力势能，关于重力做功和物体的重力势能，下列说法正确的是下列说法正确的是( )A重力对物体做正功时，物体的重力对物体做正功时，物体的 重力势能一定减少重力势能一定减少B物体克服重力做功时，物体的物体克服重力

15、做功时，物体的 重力势能一定增加重力势能一定增加C地球上物体的重力势能是不变地球上物体的重力势能是不变 的的D重力做功的多少与重力势能的重力做功的多少与重力势能的 变化都与参考平面的选取无关变化都与参考平面的选取无关ABD位置下降位置下降减小减小重力做负功重力做负功位置上升位置上升增大增大与与h有关有关12344. (重力做功与弹性势能变化的关系重力做功与弹性势能变化的关系)如图所示，小球自如图所示，小球自a点由静止自由下点由静止自由下落，到落，到b点与竖直放置的轻弹簧接触，点与竖直放置的轻弹簧接触，到到c点时弹簧被压缩到最短，不计空点时弹簧被压缩到最短，不计空气阻力，则小球在气阻力，则小球在

16、abc的运动过的运动过程中程中()A小球的加速度在小球的加速度在ab段不变，在段不变，在bc段逐渐变小段逐渐变小B小球的速度在小球的速度在bc段逐渐减小段逐渐减小C小球的重力势能在小球的重力势能在abc过程过程中不断减小中不断减小D弹簧的弹性势能在弹簧的弹性势能在bc段不断增大段不断增大CD原长原长压缩量最大，弹性压缩量最大，弹性势能最大势能最大只受重力，只受重力，ag加速度先减小后增大，加速度先减小后增大，速度先增大后减小速度先增大后减小重力势能一直重力势能一直减少减少弹力做负功，弹性势能一直弹力做负功，弹性势能一直增大增大1234 结束语结束语若有不当之处，请指正，谢谢！若有不当之处，请指正，谢谢！