《高一物理必修2（粤教）课件：4.2《动能 势能》》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高一物理必修2（粤教）课件：4.2《动能 势能》（43页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二节动能势能第二节动能势能 核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化训练知能优化训练课前自主学案课前自主学案第第二二节节动动能能势势能能课标定位课标定位课标定位课标定位学学习习目目标标：1.理理解解动动能能的的概概念念，会会用用动动能能的的表表达达式进行有关分析与计算式进行有关分析与计算2理理解解重重力力势势能能的的概概念念，会会用用重重力力势势能能的的定定义义式式进行有关分析与计算进行有关分析与计算3理理解解重重力力势势能能的的变变化化和和重重力力做做功功的的关关系系，知知道道重力做功与路径无关重力做功与路径无关4了了解解弹弹性性势势能能的的概概念念，知知道道它它的的大大小
2、小与与哪哪些些因因素有关素有关重点难点：重力势能的计算，重力做功与重力势重点难点：重力势能的计算，重力做功与重力势能变化的关系能变化的关系课前自主学案课前自主学案一、功和能的关系一、功和能的关系1能量能量 (1)概念：一个物体能概念：一个物体能够对其他物体其他物体_，我，我们就就说这个物体具有能量个物体具有能量(2)形形式式：能能量量有有各各种种不不同同的的形形式式，如如机机械械能能、内内能能、光光能能、化化学学能能、核核能能等等，不不同同的的运运动形式形式对应于不同形式的能于不同形式的能做功做功2功与能的关系功与能的关系做做功功的的过过程程就就是是_的的过过程程，做做了了多多少少功，就有多少
3、功，就有多少_发生转化，所以功是发生转化，所以功是_量度量度功功和和能能的的单单位位相相同同，在在国国际际单单位位制制中中，都都是是焦焦(J)二、动能二、动能1定义：物体由于定义：物体由于_而具有的能量叫动能而具有的能量叫动能能量能量转化化能能能量能量转化的化的运动运动2公式：公式：Ek_物体的动能等于物体的物体的动能等于物体的_与它的与它的_的一半的一半3矢矢标标性性：动动能能是是_，只只有有_，没没有有_4单单位位：与与功功的的单单位位相相同同，在在国国际际单单位位制制中中都都是是_，简称，简称_，符号是，符号是_.质量量速度的平方乘速度的平方乘积标量量大小大小方向方向焦耳焦耳焦焦J思考感
4、悟思考感悟1从从枪枪口口射射出出的的子子弹弹杀杀伤伤力力很很大大，如如果果用用手手直直接接将将子子弹弹扔扔向向目目标标，则则杀杀伤伤力力很很小小，这这是是为为什什么么呢呢？乒乒乓乓球球从从对对面面高高速速飞飞来来，我我们们可可以以轻轻易易地地接接住住它它，如如果果是是铅铅球球高高速速飞飞来来，你你还还敢敢去去接接吗吗？为为什什么？么？提示：提示：运动物体的能量与速度和质量有关运动物体的能量与速度和质量有关三、重力势能三、重力势能1重重力力势势能能的的概概念念：由由物物体体所所处处位位置置的的_决决定的能量叫做重力势能定的能量叫做重力势能2重力做功的特点：只与运动物体的重力做功的特点：只与运动物
5、体的_和和_的的位位置置有有关关，而而与与运运动动物物体体所所经经过过的的路路径径无无关关3重力势能的公式和单位重力势能的公式和单位(1)公式：公式：Ep_.物物体体的的重重力力势势能能等等于于它它所所受受_的的大大小小与与所所处处_的乘积的乘积高度高度起点起点终点点mgh重力重力高度高度(2)单位单位重重力力势势能能是是_，它它的的单单位位与与功功的的单单位位相相同同，在国际单位制中为焦耳，记为在国际单位制中为焦耳，记为“J”4重力做功与重力势能变化的关系重力做功与重力势能变化的关系(1)表达式：表达式：WG _(2)内内容容：重重力力做做正正功功时时，重重力力势势能能_，重重力做负功时，重
6、力势能力做负功时，重力势能_标量量Ep1Ep2减少减少增加增加5重力势能的相对性重力势能的相对性重重力力势势能能是是相相对对量量，大大小小与与参参考考平平面面(零零势势能能面面)的的选选择择有有关关，要要确确定定重重力力势势能能，必必须须事事先先选选定定参参考考平平面面在在Epmgh中中，h是是物物体体相相对对于于参参考考平平面面的的高高度度当当物物体体在在参参考考平平面面以以上上时时，重重力力势势能能取取_；当当物物体体在在参参考考平平面面以以下下时时，重重力力势势能能取取_正正值负值思考感悟思考感悟2蓬蓬松松的的白白雪雪，给给人人以以恬恬静静、美美丽丽的的感感觉觉然然而而当当雪雪崩崩(图图
7、421)爆爆发发时时，以以排排山山倒倒海海之之势势，摧摧毁沿途一切，给人类和自毁沿途一切，给人类和自然界带来灾难这是因为物然界带来灾难这是因为物体一旦处于一定高度时，就体一旦处于一定高度时，就具有了一定的能量，而当它具有了一定的能量，而当它从从高高处处落落下下时时，这这些些能能量量就就会会以以做做功功的的方方式式释释放放出来这种能量的大小与哪些因素有关呢？出来这种能量的大小与哪些因素有关呢？提示：提示：质量，高度质量，高度图421四、弹性势能四、弹性势能1定定义义：发发生生形形变变的的物物体体，在在恢恢复复形形变变时时都都能能够够_，因因而而具具有有能能量量，这这种种能能量量叫叫弹弹性性势能势
8、能2弹性势能的大小弹性势能的大小弹弹性性势势能能跟跟_的的大大小小有有关关系系，例例如如弹弹簧簧的的弹弹性性势势能能跟跟弹弹簧簧被被拉拉伸伸或或压压缩缩的的_有有关关；被被拉拉伸或压缩的伸或压缩的_越大，弹簧的弹性势能就越大越大，弹簧的弹性势能就越大3势能势能与与相相互互作作用用物物体体的的_有有关关的的能能量量都都叫叫做做势能势能对外做功外做功形形变长度度长度度相相对位置位置核心要点突破核心要点突破一、对功与能关系的理解一、对功与能关系的理解功和能是两个密切相关的物理量，但功和能有功和能是两个密切相关的物理量，但功和能有本质的区别功是反映物体间在相互作用过程本质的区别功是反映物体间在相互作用
9、过程中能量变化多少的物理量，是一个过程量；能中能量变化多少的物理量，是一个过程量；能是用来反映物体运动状态的物理量处于一定是用来反映物体运动状态的物理量处于一定运动状态运动状态(如速度和相对位置如速度和相对位置)的物体就有一定的的物体就有一定的能量能量要实现能量的转化必须通过做功完成，也就是要实现能量的转化必须通过做功完成，也就是说做功是能量转化的原因，并且做了多少功就说做功是能量转化的原因，并且做了多少功就有多少能量发生转化注意，转化的是能量，有多少能量发生转化注意，转化的是能量，我们不能说我们不能说“功转化为能量功转化为能量”例如：人用手将篮球抛出，在抛球的过程中，球例如：人用手将篮球抛出
10、，在抛球的过程中，球获得了动能，同时人的化学能减少，人的化学能获得了动能，同时人的化学能减少，人的化学能通过人对篮球做功转化为篮球的动能通过人对篮球做功转化为篮球的动能功与能的关系可以概括为：做功的过程伴随着能功与能的关系可以概括为：做功的过程伴随着能量的转化过程，做了多少功就有多少能量发生了量的转化过程，做了多少功就有多少能量发生了转化，即功是能量转化的量度转化，即功是能量转化的量度特特别别提提醒醒：做做功功可可以以使使物物体体的的能能量量转转化化，且且量量度度了了能能量量的的变变化化但但功功和和能能不不能能转转化化，不不能能说说成成“功就是能功就是能”，也不可说，也不可说“功变成了能功变成
11、了能”即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1(单单选选)关关于于功功和和能能的的联联系系与与区区别别，下下列列说说法法中中正确的是正确的是()A功就是能，所以它们具有相同的单位功就是能，所以它们具有相同的单位B功是能量的量度功是能量的量度C功功是是能能量量转转化化的的量量度度，所所以以它它们们具具有有相相同同的的单位单位D汽汽车车在在水水平平路路上上行行驶驶时时，牵牵引引力力做做的的功功使使汽汽车的势能增加车的势能增加解解析析：选选C.功功和和能能的的单单位位都都是是焦焦耳耳，但但不不能能说说功功就就是是能能，因因为为功功是是过过程程量量，做做功功的的过过程程即即是是能能量
12、量转转化化的的过过程程，所所以以功功是是能能量量转转化化的的量量度度，而而不不能能说功是能量的量度说功是能量的量度汽汽车车在在水水平平路路面面上上行行驶驶时时，势势能能不不变变，所所以以牵牵引引力做功使汽车动能增加力做功使汽车动能增加二、对动能的理解二、对动能的理解1动能是标量动能是标量动动能能只只与与运运动动物物体体的的质质量量以以及及速速率率有有关关，而而与与其其运动方向无关，即动能只有大小，没有方向运动方向无关，即动能只有大小，没有方向2动能是状态量动能是状态量速速度度是是状状态态量量，一一定定质质量量的的物物体体，速速率率不不同同，动动能不同，动能也是状态量能不同，动能也是状态量3动能
13、是相对量动能是相对量选选择择不不同同的的参参考考系系，物物体体的的瞬瞬时时速速度度不不同同，也也就就有有不不同同的的动动能能在在研研究究地地表表附附近近物物体体的的运运动动时时，一般都是以地面为参考系一般都是以地面为参考系三、对重力势能的理解三、对重力势能的理解1对重力势能的理解对重力势能的理解(1)系统性：重力势能是物体和地球所共有的，如系统性：重力势能是物体和地球所共有的，如果没有地球，就根本没有重力，物体也就不存在果没有地球，就根本没有重力，物体也就不存在重力势能，这一点与动能不同重力势能，这一点与动能不同(动能是运动物体所动能是运动物体所单独具有的单独具有的)(2)标量：重力势能是标量
14、，只有大小而无方向，标量：重力势能是标量，只有大小而无方向，但有正、负，当物体在零势能面以上时，重力势但有正、负，当物体在零势能面以上时，重力势能取正值；能取正值；当物体在零势能面以下时，重力势能取负值；当当物体在零势能面以下时，重力势能取负值；当物体处在零势能面上时，重力势能为零比较物物体处在零势能面上时，重力势能为零比较物体的重力势能大小时，要带正、负号比较即能体的重力势能大小时，要带正、负号比较即能量的正负表示大小，能量为正值时一定大于能量量的正负表示大小，能量为正值时一定大于能量为负值时的情况为负值时的情况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(1)推导：若用推导：
15、若用Ep1表示物体在初位置表示物体在初位置h1处的重力势处的重力势能，用能，用Ep2表示物体在末位置表示物体在末位置h2处的重力势能处的重力势能质量为质量为m的小球从高度为的小球从高度为h1的的A处运动到高度为处运动到高度为h2的的B处，如图处，如图422所示，重力势能的变化所示，重力势能的变化Epmgh2mgh1Ep2Ep1，小球从高度小球从高度A处运动到处运动到B处，重力做功为处，重力做功为WGmg(h1h2)mgh1mgh2.(2)结论：结论：WGEp物体从高处下落的过程中，物体从高处下落的过程中，WG0，重力做正功，重力做正功，Ep(mgh2mgh1)mgh2，Ep1Ep2，重力势能减
16、小，如图，重力势能减小，如图422甲所示；物体做竖甲所示；物体做竖直上抛运动过程中，直上抛运动过程中，WG0，所以，所以Ep1Ep2，重力势能增加，重力势能增加，如图乙所示如图乙所示图4223重力势能的相对性重力势能的相对性重重力力势势能能具具有有相相对对性性，其其值值与与零零势势能能面面的的选选择择有有关关，要要确确定定重重力力势势能能，必必须须先先选选定定零零势势能能面面(Epmgh中中h是物体相对于零势能面的高度是物体相对于零势能面的高度)即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)3(双选双选)关于重力势能，下列说法正确的是关于重力势能，下列说法正确的是()A重力势能是一个
17、定值重力势能是一个定值B当重力对物体做正功时，物体的重力势能减小当重力对物体做正功时，物体的重力势能减小C放放在在地地面面上上的的质质量量不不同同的的物物体体，它它们们的的重重力力势势能一定相等能一定相等D重重力力势势能能是是物物体体和和地地球球共共有有的的，而而不不是是物物体体单单独具有的独具有的解解析析：选选BD.参参考考平平面面不不同同，物物体体的的重重力力势势能能不不同同，A错错；重重力力对对物物体体做做正正功功时时，物物体体的的重重力力势势能能减减少少，B对对；当当取取地地面面为为参参考考平平面面时时，地地面面上上的的物物体体所所具具有有的的重重力力势势能能均均为为零零，当当参参考考
18、平平面面不不在在地地面面上上时时，处处于于地地面面上上物物体体的的重重力力势势能能与与物物体体的的质质量量有有关关，C错错；重重力力势势能能属属于于物物体体和和地地球球这这个系统所共有，个系统所共有，D对对四、对弹性势能的理解四、对弹性势能的理解1弹弹性性势势能能是是由由发发生生弹弹性性形形变变的的物物体体各各部部分分的的相相对对位位置置决决定定的的如如卷卷紧紧的的发发条条，拉拉长长或或压压缩缩的的弹弹簧簧，拉拉开开的的弓弓，正正在在击击球球的的网网球球拍拍，撑撑杆杆跳跳运运动动员手中弯曲的杆等都具有弹性势能员手中弯曲的杆等都具有弹性势能2弹弹性性势势能能跟跟形形变变的的大大小小有有关关：物物
19、体体的的形形变变量量越越大大，物物体体具具有有的的弹弹性性势势能能就就越越大大如如弹弹簧簧的的弹弹性性势势能能跟跟弹弹簧簧被被拉拉伸伸或或压压缩缩的的长长度度有有关关，被被拉拉伸伸或或压压缩缩的的长长度度越越大大，恢恢复复原原状状时时对对外外界界做做的的功功就就越越多，弹簧弹性势能就越大多，弹簧弹性势能就越大3弹弹性性势势能能也也是是系系统统所所具具有有的的，同同重重力力势势能能类类似似，弹弹性性势势能能的的变变化化由由弹弹力力做做功功的的多多少少来来量量度度，即即W弹弹Ep弹弹弹弹力力做做正正功功，弹弹性性势势能能减减小小；弹弹力力做做负负功功，弹弹性性势势能能增增加加弹弹性性势势能能和和重
20、重力力势势能能都都是是由由相相互互作作用用的的物物体体的的相相对对位位置置决决定定的的能能量量，这这种种与与相相互互作作用用的的物物体体的的相相对对位位置置有有关关的的能能量量叫叫势势能能即时应用即时应用 (即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)图图4234如如图图423所所示示，在在光光滑滑水水平平面面上上的的物物体体与与弹弹簧簧的的右右端端连连接接，弹弹簧簧的的左左端端固固定定在在墙墙上上今今用用手手给给物物体体一一个个力力使使弹弹簧簧向向左左压压缩缩，放放手手后后，物物体体向向右右运运动动到到最最大大距距离离的的过过程程中中，弹弹簧簧的的弹弹性性势势能能怎样变化？怎样变化？解解析析：物物
21、体体从从开开始始运运动动到到弹弹簧簧恢恢复复原原长长的的过过程程中中，弹弹簧簧的的弹弹性性形形变变(压压缩缩量量)减减小小，弹弹簧簧的的弹弹性性势势能能减减小小；物物体体从从原原长长继继续续向向右右运运动动的的过过程程中中，弹弹簧簧的的弹弹性性形形变变(伸伸长长量量)变变大大，故故弹弹簧簧的的弹弹性性势势能能在在增大增大答案：答案：弹簧的弹性势能先减小后增大弹簧的弹性势能先减小后增大课堂互动讲练课堂互动讲练重力势能的大小重力势能的大小类型一类型一 (单选)(2011年年广广东蓝田田中中学学调研研)质量量为m的的小小球球，从从离离桌桌面面H高高处由由静静止止下下落落，桌桌面面离离地地高度高度为h
22、，如，如图424所示所示若以桌面若以桌面为参考平面，那么参考平面，那么小球落地小球落地时的重力的重力势能及整能及整个个过程中小球重力程中小球重力势能的能的变化分化分别为()例例例例1 1图424Amgh，减少，减少mg(Hh)Bmgh，增加，增加mg(Hh)Cmgh，增加，增加mg(Hh)Dmgh，减少，减少mg(Hh)【精精讲讲精精析析】由由于于以以桌桌面面为为参参考考平平面面，小小球球落落地地时时的的高高度度为为h，所所以以小小球球落落地地时时的的重重力力势势能能Epmgh.整整个个过过程程中中重重力力做做的的功功为为WGmg(Hh)，所以小球的重力势能就减少，所以小球的重力势能就减少mg
23、(Hh)【答案答案】D【方方法法总总结结】物物体体重重力力势势能能的的大大小小具具有有相相对对性性，其其大大小小与与选选取取的的参参考考平平面面有有关关，而而物物体体重重力力势势能能的变化则与选取的参考平面无关，具有绝对性的变化则与选取的参考平面无关，具有绝对性 (单单选选)一一质质量量为为m的的小小球球，用用长长为为l的的轻轻绳绳悬悬挂挂于于O点点小小球球在在水水平平力力F作作用用下下，从从平平衡衡位位置置P点点很很缓缓慢慢地地移移到到Q点点(如如图图425所所示示)，则则力力F所所做的功为做的功为()AmglcosBmgl(1cos)CFlcosDFl功和能的关系功和能的关系类型二类型二例
24、例例例2 2图425【精精讲讲精精析析】力力F是是变变力力，不不能能应应用用功功的的公公式式直直接接求求解解，可可利利用用功功能能关关系系求求解解变变力力F做做功功小小球球由由平平衡衡位位置置P点点很很缓缓慢慢地地移移动动到到Q点点的的过过程程中中，速速度度趋趋向向于于零零，动动能能不不变变力力F对对小小球球做做功功，使使小小球球的的重重心心逐逐渐渐升升高高，重重力力势势能能增增加加，即即把把其其他他形形式式的的能能转转化化成成重重力力势势能能即即力力F做做的的功功等等于于重重力势能的增加，即力势能的增加，即WFmgh.因为因为hllcos，所以，所以WFmgl(1cos)【答案答案】B【方方
25、法法总总结结】功功是是一一个个过过程程量量，而而能能量量是是一一个个状状态态量量，功功是是能能量量转转化化的的量量度度，功功能能关关系系将将能能量量变化与做功联系起来变化与做功联系起来 如如图图426所所示示，质质量量为为m的的足足球球在在地地面面1的的位位置置被被踢踢出出后后落落到到地地面面3的的位位置置，在在空空中中达达到到的的最高点最高点2的高度为的高度为h.重力做功和重力势能的变化关系重力做功和重力势能的变化关系类型三类型三例例例例3 3图426(1)足足球球由由位位置置1运运动动到到位位置置2时时，重重力力所所做做的的功功是是多多少少？足足球球克克服服重重力力所所做做的的功功是是多多
26、少少？足足球球的的重重力势能增加了多少？力势能增加了多少？(2)足足球球由由位位置置2运运动动到到位位置置3时时，重重力力所所做做的的功功是是多少？足球的重力势能减少了多少？多少？足球的重力势能减少了多少？(3)足足球球由由位位置置1运运动动到到位位置置3时时，重重力力所所做做的的功功是是多少？足球的重力势能变化了多少？多少？足球的重力势能变化了多少？【思思路路点点拨拨】(1)重重力力做做功功与与路路径径无无关关，仅仅由由初初末末位位置置决决定定如如果果末末位位置置比比初初位位置置高高，则则重重力力做做负功；如果末位置比初位置低，则重力做正功负功；如果末位置比初位置低，则重力做正功(2)由由W
27、GEp知知，重重力力做做正正功功，重重力力势势能能减减小小；重力做负功，重力势能增加重力做负功，重力势能增加【自自主主解解答答】(1)足足球球由由位位置置1运运动动到到位位置置2时时，重重力力做做负负功功，WGmgh.足足球球克克服服重重力力所所做做的的功功为为mgh.足球的重力势能增加了足球的重力势能增加了mgh.(2)足足球球由由位位置置2运运动动到到位位置置3时时，重重力力做做正正功功，WGmgh.足球的重力势能减少了足球的重力势能减少了mgh.(3)足足球球由由位位置置1运运动动到到位位置置3时时，重重力力不不做做功功，WG0.足球的重力势能不变足球的重力势能不变【答案答案】(1)mg
28、hmghmgh(2)mghmgh(3)00变变式式训训练练(单单选选)运运动动员员跳跳伞伞将将经经历历加加速速下下降降和和减减速速下下降降两两个个过过程程，将将人人和和伞伞看看成成一一个个系系统统，在在这两个过程中，下列说法正确的是这两个过程中，下列说法正确的是()A阻力对系统始终做负功阻力对系统始终做负功B系统受到的合力始终向下系统受到的合力始终向下C重力做功使系统的重力势能增加重力做功使系统的重力势能增加D任意相等的时间内重力做的功相等任意相等的时间内重力做的功相等解解析析：选选A.下下降降过过程程中中，阻阻力力方方向向始始终终与与运运动动方方向向相相反反，做做负负功功，A对对；加加速速下下降降时时合合力力向向下下，减减速速下下降降时时合合力力向向上上，B错错；重重力力做做功功使使重重力力势势能能减减少少，C错错；由由于于任任意意相相等等的的时时间间内内下下落落的的位位移移不不等等，所所以以，任任意意相相等等的的时时间间内内重重力力做做的的功功不不等，等，D错错同学们来学校和回家的路上要注意安全同学们来学校和回家的路上要注意安全
