1、2 势能的改变,第2章 能的转化与守恒,陨 石 坑,高处的物体具有能量，落下时会以做功的方式释放出来。,水力发电站,世界第一大瀑布尼亚加拉大瀑布,1.理解重力势能的概念和重力势能的表达式.知道重力势能的相对性、系统性. 2.知道重力做功的特点，理解重力势能的变化和重力做功的关系. 3.了解弹性势能的变化和弹力做功的关系.,展示目标,检查预习,课前预习课本相应部分，检查提问“自主学习”部分,一、重力做功的特点,1.重力做功的表达式：WGmghmgh1mgh2，式中h指初位置与末位置的 ；h1、h2分别指 、 的高度. 2.做功的正负：物体下降时重力做 功；物体被举高时重力做 功. 3.做功的特点
2、：物体运动时，重力对它做的功只跟它的_有关，而跟物体运动的 无关.,答案,高度差,初位置,末位置,正,负,起点和终点的位置,路径,自主学习,答案,1.定义：物体处于一定的 而具有的能叫做重力势能. 2.大小：Ep ；单位： ，符号： . 3.重力势能的三性： (1)相对性：Epmgh中的h是物体重心相对 的高度. 选择不同，则物体的高度h不同，重力势能的大小也就不同，所以确定某点的重力势能首先选择 . (2)系统性：重力是 与物体相互吸引产生的，所以重力势能是物体和_组成的系统所共有的，平时所说的“物体”的重力势能只是一种简化说法.,高度,mgh,焦耳,J,参考平面,参考平面,参考平面,地球,
3、地球,二、重力势能,(3)标矢性：重力势能是 量，只有大小，没有方向，但有正负.重力势能正负的含义：正值表示物体处于参考平面 方，负值表示处于参考平面的 方.,答案,标,上,下,答案,1. 做功是重力势能变化的原因，且 做了多少功，重力势能就改变多少，即WG Ep. (1)当物体从高处向低处运动时，重力做 功，重力势能 . (2)当物体从低处向高处运动时，重力做 功，重力势能 . 2.重力做的功与重力势能的变化量均与参考平面的选择 (填“有”或“无”)关. 3.重力势能的变化只取决于物体 做功的情况，与物体除重力外是否还受其他力作用以及其他力是否做功等因素均无关.,重力,重力,Ep1,Ep2,
4、正,减少,负,增加,无,重力,三、重力做功与重力势能变化的关系,答案,1.弹性势能：物体因为 而具有的能叫弹性势能. 2.弹性势能的大小与 有关， 越大，弹簧具有的弹性势能越大. (1)弹力做功与弹性势能变化的关系：物体弹性势能的改变总是与 做功相联系. 做功是弹性势能变化的唯一量度.弹力做多少正功，弹性势能就减少多少； 做多少负功，弹性势能就增加多少. (2)表达式：W弹Ep .,发生弹性形变,弹性形变的大小,弹性形变,弹力,弹力,弹力,Ep1Ep2,四、弹性势能及弹性势能的改变,重力做功为什么与路径无关？ 答案 由WFscos 可知，WGmgscos ，其中scos 为在重力G方向的位移，
5、即高度差，也就是说重力做功的大小由重力大小和两点的高度差决定，与其他因素无关，所以只要起点和终点的位置相同，不论沿着什么路径由起点到终点，重力所做的功相同.,答案,一、重力做功的特点,合作探究,返回,解析答案,例1 某游客领着孩子游泰山时，孩子不小心将手中的皮球滑落，球从A点滚到了山脚下的B点，高度标记如图1所示，则下列说法正确的是( ),图1,A.从A到B的曲线轨迹长度不知道，无法求出此过程中重力做的功 B.从A到B过程中阻力大小不知道，无法求出此过程中重力做的功 C.从A到B重力做功mg(Hh) D.从A到B重力做功mgH,解析 重力做功与物体的运动路径无关，只与初、末状态物体的高度差有关
6、，从A到B的高度是H，故从A到B重力做功mgH，D正确. 答案 D,返回,水如图2所示，幼儿园小朋友们正在兴高采烈地玩滑梯.,图2,(1)小朋友在滑梯最高点时的重力势能一定为正值吗？在地面上时的重力势能一定为零吗？ 答案 不一定，若选最高点为参考平面，则小朋友在最高点的重力势能为0，在地面上的重力势能为负.,答案,二、重力势能,(2)小朋友沿滑梯下滑时，重力势能怎么变化？小朋友从最高点滑落到地面过程中重力势能的变化与参考平面的选取有关吗？答案 沿滑梯下滑，小朋友的重力势能减小，重力势能的变化与参考平面的选取无关.,答案,解析答案,总结提升,例2 下列关于重力势能的说法正确的是( ) A.物体的
7、位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定 B.物体与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大 C.一个物体的重力势能从5 J变化到3 J，重力势能增加了 D.在地面上的物体具有的重力势能一定等于零,总结提升,解析 物体的重力势能与参考平面有关，同一物体在同一位置相对不同的参考平面的重力势能不同，A选项错； 物体在零势能面以上，距零势能面的距离越大，重力势能越大，物体在零势能面以下，距零势能面的距离越大，重力势能越小，B选项错； 重力势能中的正、负号表示大小，5 J的重力势能小于3 J的重力势能，C选项对； 只有选地面为零势能面时，地面上的物体的重力势能才为零，否则不为零，D错误. 答案 C,总
8、结提升,(1) 计算物体的重力势能，必须首先选定零势能面. (2)零势能面以下的重力势能均为负值，“”、“”号代表重力势能的大小，因此，比较大小时，一定要带着“”、“”号进行比较.,解析答案,例3 如图3所示，桌面距地面的高度为0.8 m，一物体质量为2 kg，放在桌面上方0.4 m的支架上，g取10 m/s2，求：(1)以桌面为零势能参考平面，计算物体具有的重力势能，并计算物体由支架下落到地面过程中重力势能减少多少？,图3,解析 以桌面为零势能参考平面，物体距离零势能参考平面的高度h10.4 m，因而物体具有重力势能 Ep1mgh12100.4 J8 J. 物体落至地面时，物体重力势能 Ep
9、2210(0.8) J16 J. 因此物体在此过程中重力势能减小量 EpEp1Ep28 J(16) J24 J. 答案 8 J 24 J,解析答案,(2)以地面为零势能参考平面，计算物体具有的重力势能，并计算物体由支架下落到地面过程中重力势能减少多少？,解析 以地面为零势能参考平面，物体的高度h1(0.40.8) m1.2 m.,因而物体具有的重力势能Ep1mgh12101.2 J24 J. 物体落至地面时重力势能Ep20. 在此过程中物体重力势能减小量EEp1Ep224 J024 J. 答案 24 J 24 J,返回,解析答案,总结提升,(3)以上计算结果说明什么？ 解析 通过上面的计算可知
10、，重力势能是相对的，它的大小与零势能参考平面的选取有关，而重力势能的变化是绝对的，它与零势能参考平面的选取无关，其变化值与重力对物体做功的多少有关. 答案 见解析,总结提升,重力势能是相对的，但重力势能的变化是绝对的.物体在两个高度不同的位置时，由于高度差一定，重力势能之差也是一定的，即物体的重力势能的变化与参考平面的选取无关.,返回,返回,解析答案,总结提升,例4 质量是100 g的球从1.8 m的高处落到水平板上，又弹回到1.25 m的高度，在整个过程中重力对球所做的功为多少？球的重力势能变化了多少？(g10 m/s2) 解析 由重力做功的特点可知，此时重力所做的功为：WGmgHmg(h1
11、h2)0.110(1.81.25) J0.55 J. 由重力做功与重力势能的变化之间的关系可知，此时重力做正功，重力势能应减少，EpWG0.55 J，即减少0.55 J. 答案 0.55 J 减少0.55 J,总结提升,返回,(1)判断重力做功正负的方法：若物体向上运动或有竖直向上的分位移，重力做负功；若物体向下运动或有竖直向下的分位移，重力做正功. (2)重力势能的变化仅与重力做功有关，与是否受其他力及其他力是否做功无关. (3)重力做功等于物体重力势能的变化量的负值，即WGEp1Ep2(Ep2Ep1).,返回,解析答案,例5 如图4所示，一个物体以速度v0冲向与竖直墙壁相连的轻质弹簧，墙壁
12、和物体间的弹簧被物体压缩，在此过程中，以下说法正确的是( ),图4,A.物体对弹簧做的功与弹簧的压缩量成正比 B.物体向墙壁运动相同的位移，弹力做的功不相等 C.弹簧的弹力做正功，弹性势能增加 D.弹簧的弹力做负功，弹性势能增加,四、弹性势能及弹性势能的改变,解析 由功的计算公式WFscos 知，恒力做功时，做功的多少与物体的位移成正比，而弹簧对物体的弹力是一个变力，所以选项A错误； 弹簧开始被压缩时弹力小，弹力做的功也少，弹簧的压缩量变大时，物体移动相同的距离做的功多，故选项B正确； 物体压缩弹簧的过程，弹簧的弹力与弹力作用点的位移方向相反，所以弹力做负功，弹性势能增加，故选项C错误，选项D
13、正确. 答案 BD,返回,1,2,3,4,解析答案,1.如图5所示，某物块分别沿三条不同的轨道由离地面高h的A点滑到同一水平面上，轨道1、2是光滑的，轨道3是粗糙的，则( ) A.沿轨道1滑下重力做的功多 B.沿轨道2滑下重力做的功多 C.沿轨道3滑下重力做的功多 D.沿三条轨道滑下重力做的功一样多,图5,解析 重力做功只与初、末位置的高度差有关，与路径无关，D选项正确.,D,课堂检测,1,2,3,4,解析答案,2.如图6所示，在光滑水平面上有一物体，它的左端连一弹簧，弹簧的另一端固定在墙上，在力F作用下物体处于静止状态，当撤去F后，物体将向右运动，在物体向右运动的过程中下列说法正确的是( )
14、,A.弹簧对物体做正功，弹簧的弹性势能逐渐减少 B.弹簧对物体做负功，弹簧的弹性势能逐渐增加 C.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 D.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,图6,1,2,3,4,解析 弹簧由压缩到原长再到伸长，刚开始时弹力方向与物体运动方向同向做正功，弹性势能减少.越过原长位置后弹力方向与物体运动方向相反，弹力做负功，故弹性势能增加，所以只有C正确，A、B、D错误. 答案 C,1,2,3,4,3.质量为20 kg的薄铁板平放在二楼的地面上，二楼地面与楼外地面的高度差为5 m.已知g10 m/s2，则这块铁板相对二楼地面的
15、重力势能为_J，相对楼外地面的重力势能为_J；将铁板提高1 m，若以二楼地面为参考平面，则铁板的重力势能变化了_J；若以楼外地面为参考平面，则铁板的重力势能变化了_J.,解析答案,1,2,3,4,解析 根据重力势能的定义式，以二楼地面为参考平面：Ep0. 以楼外地面为参考平面：Epmgh20105 J103 J. 以二楼地面为参考平面：EpEp2Ep1mgh1020101 J200 J. 以楼外地面为参考平面：EpEp2Ep1mg(hh1)mghmgh120101 J200 J. 答案 0 103 200 200,1,2,3,4,解析答案,4.在离地80 m处无初速度释放一小球，小球质量为m2
16、00 g，不计空气阻力，g取10 m/s2，取最高点所在水平面为零势能参考平面.求： (1)在第2 s末小球的重力势能； 解析 在第2 s末小球下落的高度为：,重力势能为： Epmgh0.21020 J40 J. 答案 40 J,1,2,3,4,返回,解析答案,(2)3 s内重力所做的功及重力势能的变化.,解析 在3 s内小球下落的高度为,3 s内重力做功为： WGmgh0.21045 J90 J WG0，所以小球的重力势能减少，且减少了90 J. 答案 90 J 减少了90 J,小结作业,一、重力势能,1.定义：物体处于一定的高度具有的能量叫重力势能。用EP表示。,2.公式：,(h为物体重心到参考面的高度),3、单位：焦耳（）,、重力势能是一个标量,5.重力势能具有相对性,(1)选择不同的零势面，重力势能是不同的（一般 选地面） (2)物体在参考平面上方,h0,重力势能是正值。 (3)物体在参考平面下方,h0,重力势能是负值。,二、重力做功与重力势能的改变,三、重力做功与物体运动路径的关系,重力做功只与物体始末位置的高度差有关，与路径无关。,物体重力势能的变化只由重力所做的功决定，是否存在其它力的作用及有没有其它力做功均无关。,遵守社会公德:,防止高空坠物,谢谢!,