1、第二节动能势能知识目标核心素养1.明确做功与能量转化的关系.2.知道动能的表达式，会用公式计算物体的动能.3.理解重力势能的概念，知道重力做功与重力势能变化的关系.4.理解弹性势能的概念，会分析决定弹性势能大小的因素.1.理解动能、势能的概念，掌握普遍的功能关系.2.会推导动能、重力势能的表达式.3.归纳、类比理解重力做功与重力势能、弹力做功与弹性势能的关系.一、功和能的关系1能量：一个物体能够对其他物体做功，说明这个物体具有能量2功和能的关系：功是能量转化的量度，做功的过程是能量转化的过程，做了多少功，就有多少能量发生转化二、动能1定义：物体由于运动而具有的能量叫做动能2表达式：Ekmv2.
2、(1)物理意义：物体的动能等于物体的质量与它的速度的平方乘积的一半(2)表达式中的速度是瞬时速度(3)动能是标量(填“标量”或“矢量”)，是状态(填“过程”或“状态”)量3单位：动能的国际单位是焦耳，简称焦，用符号J表示三、重力势能1概念：由物体所处位置的高度决定的能量2重力做的功：(1)做功表达式：WGmghmgh1mgh2，式中h指初位置与末位置的高度差；h1、h2分别指初位置、末位置的高度(2)做功的正负：物体下降时重力做正功；物体被举高时重力做负功(3)做功的特点：只与运动物体的起点和终点的位置有关，而与运动物体所经过的路径无关3重力势能：(1)定义：物体的重力与所处高度的乘积(2)大
3、小：表达式：Epmgh；单位：焦耳，符号：J.(3)标矢性：重力势能是标量，只有大小，没有方向(4)重力做功与重力势能变化的关系表达式：WGmgh1mgh2Ep.重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加4重力势能的相对性：(1)参考平面：物体的重力势能总是相对于某一水平面来说的，这个水平面叫做参考平面在参考平面上，物体的重力势能取作0.(2)重力势能的相对性特点选择不同的参考平面，物体重力势能的数值是不同的对选定的参考平面，上方物体的重力势能是正值，下方物体的重力势能是负值，负号表示物体在这个位置具有的重力势能要比在参考平面上具有的重力势能小5重力势能的系统性：重力势能是物体与地球所
4、组成的系统共有的四、弹性势能1定义：发生形变的物体，在恢复原状时能够对外界做功，因而具有能量2大小：跟形变量的大小有关，形变量越大，弹性势能也越大对于弹簧来说，弹性势能与拉伸或压缩长度有关；当形变量一定时，劲度系数越大的弹簧弹性势能越大3势能：与相互作用物体的相对位置有关的能量1判断下列说法的正误(1)动能不变的物体，一定处于平衡状态()(2)某物体的速度加倍，它的动能也加倍()(3)一定质量的物体，动能变化时，速度一定变化，但速度变化时，动能不一定变化()(4)同一物体在不同位置的重力势能分别为Ep13 J，Ep210 J，则Ep10，则表示物体的动能增加，若EkWBWCBWAWBWBWC答
5、案C解析由重力做功特点知：WAWBWC，故C对三、重力势能如图4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图4(1)以地面为零势能参考面；(2)以B处所在的高度为零势能参考面答案(1)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.(2)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
6、做的功等于重力势能的变化量的负值，而且重力势能的变化与零势能参考面的选取无关1重力做功与重力势能变化的关系：WGEp1Ep2Ep两种情况：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重力势能的变化量与参考平面的选择无关例3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C解析物体的重力势能与参考平面的选取有关，同一物体
7、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选项错例4如图5所示，质量为m的小球，用一长为l的细线悬于O点，将悬线拉直成水平状态，并给小球一个向下的速度让小球向下运动，O点正下方D处有一光滑小钉子，小球运动到B处时会以D为圆心做圆周运动，并经过C点，若已知ODl，则小球由A点运动到C点的过程中，重力做功为多少？重力势能改
8、变了多少？图5答案mgl减少mgl解析从A点运动到C点，小球下落的高度为hl，故重力做功WGmghmgl，重力势能的变化量EpWGmgl负号表示小球的重力势能减少了重力做功与重力势能变化的关系：WGEp1Ep2Ep，即重力势能变化多少是由重力做功的多少唯一量度的，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四、弹性势能如图6所示，滑块与墙壁间夹有一轻质弹簧，用力将滑块向左推，使弹簧压缩，松手后，弹簧会将滑块弹出，若压缩量变大，则滑块弹出的距离会怎样变化？若劲度系数不同的弹簧，在压缩量相同的情况下，滑块弹出的距离哪个更大？图6答案压缩量变大，滑块弹出的距离变大；
9、压缩量相同时劲度系数大的弹簧，滑块弹出得远1弹力做功与弹性势能变化的关系(1)关系：弹力做正功时，弹性势能减少，弹力做负功时，弹性势能增加，并且弹力做多少功，弹性势能就变化多少(2)表达式：W弹EpEp1Ep2.2使用范围：在弹簧的弹性限度内注意：弹力做功和重力做功一样，也和路径无关，弹性势能的变化只与弹力做功有关例5如图7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.图7答案100100解析在物体缓慢压缩弹簧的
10、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.1(对动能的理解)(多选)关于动能的理解，下列说法正确的是()A一般情况下，Ekmv2中的v是相对于地面的速度B动能的大小由物体的质量和速率决定，与物体的运动方向无关C物体以相同的速率向东和向西运动，动能的大小相等、方向相反D当物体以不变的速率做曲线运动时其动能不断变化答案AB解析动能是标量，由物体的质量和速率决定，与物体的运动方向无关动能具有相对性，无特别说明，一般指相对于地面的动能选A、B.2(重力势能的理解)关于重力势能，下列说法
11、正确的是()A重力势能是地球和物体共同具有的，而不是物体单独具有的B处在同一高度的物体，具有的重力势能相同C重力势能是标量，不可能有正、负值D浮在海面上的小船的重力势能一定为零答案A解析重力势能具有系统性，重力势能是物体与地球共有的，故A正确；重力势能等于mgh，其中h是相对于参考平面的高度，参考平面不同，h不同，另外质量也不一定相同，故处在同一高度的物体，其重力势能不一定相同，选项B错误；重力势能是标量，但有正负，负号表示物体在零势能参考平面的下方，故C错误；零势能面的选取是任意的，并不一定选择海平面为零势能面，故浮在海面上的小船的重力势能不一定为零，选项D错误3(弹力做功与弹性势能变化的关系)如图8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()图8AW10，所以小球的重力势能减少，且减少了90 J.
