1、第四章,3 势能,学习目标 1.认识重力做功与物体运动路径无关的特点. 2.理解重力势能的概念，理解重力做功与重力势能变化的关系. 3.知道重力势能具有相对性，知道重力势能是物体和地球组成的系统所共有的. 4.理解弹性势能的概念.,内容索引, 重点知识探究, 当堂达标检测,自主预习梳理,自主预习梳理,一、重力势能 1.重力做功的特点 (1)重力对物体做的功跟 无关，仅由物体的质量和始、末两个位置的决定. (2)做功表达式：WGmghmgh1mgh2，式中h指初位置与末位置的，h1、h2分别指 与 的高度. 2.重力势能 (1)定义：由物体的质量和 决定的能. (2)表达式：Ep .,路径,高度
2、,高度差,初位置,末位置,所在高度,mgh,二、弹性势能 1.定义：物体由于发生 而具有的能量. 2.影响弹性势能的因素：取决于物体的 的大小，形变 ，弹性势能越大.,弹性形变,弹性形变,越大,1.判断下列说法的正误. (1)重力做功与物体沿直线或曲线有关.( ) (2)物体只要运动，其重力一定做功.( ) (3)同一物体在不同位置的重力势能分别为Ep13 J，Ep210 J，则Ep1PA，故C对.,例1 在同一高度，把三个质量相同的球A、B、C分别以相等的速率竖直上抛、竖直下抛和平抛，它们都落到同一水平地面上.三个球在运动过程中，重力对它们做的功分别为WA、WB、WC，重力的平均功率分别为P
3、A、PB、PC，则它们的大小关系为 A.WAWBWC，PAPBPC B.WAWBWC，PAPBPC C.WAWBWC，PBPCPA D.WAWBWC，PAPBPC,答案,解析,二、重力势能,如图3所示，质量为m的物体自高度为h2的A处下落至高度为h1的B处.求下列两种情况下，重力做的功和重力势能的变化量，并分析它们之间的关系. (1)以地面为零势能参考面；,答案,图3,答案 重力做的功WGmghmg(h2h1)，选地面为零势能参考面，EpAmgh2，EpBmgh1，重力势能的变化量Epmgh1mgh2mgh.,答案 选B处所在的高度为零势能参考面，重力做功WGmghmg(h2h1).物体的重力
4、势能EpAmg(h2h1)mgh，EpB0，重力势能的变化量Ep0mghmgh. 综上两次分析可见WGEp，即重力做的功等于重力势能变化量的相反数，而且重力势能的变化与零势能参考面的选取无关.,(2)以B处所在的高度为零势能参考面.,答案,1.重力做功与重力势能变化的关系： WGEp1Ep2Ep 2.重力势能的相对性 物体的重力势能总是相对于某一水平参考面，选不同的参考面，物体重力势能的数值是不同的.故在计算重力势能时，必须首先选取参考平面. 3.重力势能是标量，但有正负之分，物体在零势能面上方，物体的重力势能是正值，表示物体的重力势能比在参考平面上时要大，物体在零势能面下方，物体的重力势能是
5、负值，表示物体的重力势能比在参考平面上时要小. 4.重力势能的变化量与参考平面的选择无关.,例2 下列关于重力势能的说法正确的是 A.物体的位置一旦确定，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,答案,解析,解析 物体的重力势能与参考平面的选取有关，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
6、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选项错.,三、弹性势能,物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能.如图4所示，弹簧左端固定，右端连一物体，O点为弹簧的原长处.,答案,图4,(1)在物体由O点向右移动的过程中，弹簧的弹力做什么功？弹性势能怎样变化？在物体由A向O移动的过程中，弹力做功和弹性势能的变化情况又会怎样呢？,答案 物体由O向右移动的过程中，弹簧弹力做负功，弹性势能增加； 物体由A向O移动的过程中，弹力做正功，弹性势能减少.,答案 不管弹簧被压缩还是被拉伸，只要弹簧弹力做正功，弹性势能就减少
7、，只要弹簧弹力做负功，弹性势能就增加.,(2)分析物体由O向A移动和由A向O移动的过程弹力做功与弹性势能变化的关系，与(1)的结果对比得出什么结论？,答案,1.弹性势能的理解 (1)发生形变的物体不一定具有弹性势能，只有发生弹性形变的物体才具有弹性势能. (2)弹性势能是弹力装置和受弹力作用的物体组成的系统所共有的. 2.弹力做功与弹性势能改变的关系 (1)W弹Ep弹，即弹性势能变化是由弹力做功的多少唯一量度的. (2)两种情况：弹力做正功，弹性势能减少；弹力做负功，弹性势能增加.,解析 在物体缓慢压缩弹簧的过程中，推力F始终与弹簧弹力等大反向，所以推力F做的功等于克服弹簧弹力所做的功，即W弹
8、WF100 J. 由弹力做功与弹性势能的变化关系知，弹性势能增加了100 J.,例3 如图5所示，处于自然长度的轻质弹簧一端与墙接触，另一端与置于光滑地面上的物体接触，现在物体上施加一水平推力F，使物体缓慢压缩弹簧，当推力F做功100 J时，弹簧的弹力做功 J，以弹簧处于自然长度时的弹性势能为零，则弹簧的弹性势能为 J.,答案,解析,图5,100,100,解析 弹力做功与路径无关，只与初、末位置有关，两次初、末位置相同，故W1W2，D正确.,针对训练 如图6所示，轻弹簧下端系一重物，O点为其平衡位置(即重力和弹簧弹力大小相等的位置)，今用手向下拉重物，第一次把它直接拉到A点，弹力做功为W1，第二次先把它拉到B点后再让其回到A点，弹力做功为W2，则这两次弹力做功的关系为 A.W10，所以小球的重力势能减少，且减少了90 J.,