重力势能和弹簧弹性势能

N次方教育物理内部讲义7.4重力势能理姓名上课日期：______________【学习目标】1.理解重力势能的概念，知道重力势能的相对性、系统性2.深入理解重力势能的变化和重力做功的关系3.会用重力势能的定义式计算物体具有的重力势能，学习等效法计算重力势能【重点】1.重力势能的变化和重力势能的关系2.等效法计算重力势能【难点】等效法计算重力势能【学法指导】对比重力做功与重力势能的变化，利用“重力做功与过程无关，只由初末位置决定”认识等效法求重力势能的变化。【回顾旧知】1、重力做功：与起点和终点的位置．与物体的路径．2、重力势能：物体的重力势能等于它所受的和所处的乘积．是标量。3、重力做功与重力势能的关系：重力做正功重力势能；重力做负功重力势能。4、重力势能的相对性：重力势能与的选取有关；但重力势能的与参考平面的选取无关．五、重力势能的系统性：重力势能是物体和所共有的．【情境展现】情景1如图所示，某物块分别沿三条不同的轨道由离地高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，物块沿三个轨道滑下到地面。重力做功是否相同？情景2物体1的重力势能Ep1=3J，物体2的重力势能Ep2=－3J，哪个物体的重力势能大？如何理解?【学海深思】1.由情景1思考：三种情况下，物块的重力势能的变化相同吗？如果以地面为重力势能的零参考面，则可认为物块的重力势能为零，你能分析一下物块在三种情况下的能量转化吗？312AhN次方教育物理内部讲义2.情景2中，你能通过重力做功来解释你的判断吗？3.如图5-21-1所示，一条铁链长为2m，质量为10kg，放在水平地面上，拿住一端提起铁链直到铁链全部离开地面的瞬间，物体克服重力做功为多少?物体的重力势能变化了多少?[来源:学科网ZXXK]【交流共享，合作探究】1.物体在运动过程中，克服重力做功50J，则（）A.物体的重力势能一定为50JB.物体的重力势能一定增加50JC.物体的重力势能一定减少50JD.物体的重力势能可能不变2.井深8m，井上支架高2m，在支架上用一根长3m的绳子系住一个重100N的物体，若以地面为参考平面，则物体的重力势能有；若以井底面为参考平面，则物体的重力势能是。[来源:学科网]2.在水平地面上平铺着n块相同的砖，每块砖的质量都为m，厚度为d。若将这n块砖一块一块地叠放起来，至少需要做多少功？图5-21-1N次方教育物理内部讲义7.4重力势能理科时间：45分钟分值：100分一、选择题（每小题5分，共60分）1.物体在运动过程中，重力做功50J，则…()A.重力势能该变量为50JB.物体的重力势能一定增加50JC.物体的重力势能一定减小50JD.重力势能改变量为-50J2.我国发射的“神舟”七号飞船在绕地球45圈后，于2008年9月28日胜利返航，在返回舱拖着降落伞下落过程中，其重力做功和重力势能变化的情况为……………….()A．重力做正功，重力势能减小B．重力做正功，重力势能增加C．重力做负功，重力势能减小D．重力做负功，重力势能增加3.用起重机将质量为m的物体匀速地吊起一段距离，那么作用在物体上各力的做功情况应该是下面的哪种说法()A.重力做正功，拉力做负功，合力做功为零B.重力做负功，拉力做正功，合力做正功C.重力做负功，拉力做正功，合力做功为零D.重力不做功，拉力做正功，合力做正功4.将同一物体分两次举高，每次举高的高度相同，则…………………………（）A.不论选取什么参考平面，两种情况中，物体重力势能的增加量相同B.不论选取什么参考平面，两种情况中，物体最后的重力势能相等C.不同的参考平面，两种情况中重力做功不等D.不同的参考平面，两种情况中重力最后的重力势能肯定不等5.质量为0.1kg的小球从空中的A点自由下落，经3s落地，若取原来A点所在的水平面为参考平面，则小球着地时的重力势能为()A、0B、45JC、-45JD、-22.5J6．如图所示，一个质量为M的物体，放在水平地面上，物体上方安装一个长度为L、劲度系数为k的轻弹簧处于原长，现用手拉着弹簧上端的P点缓慢向上移动，直到物体离开地面一段距离，在这一过程中，P点的位移(开始时弹簧处于原长)是H，则物体重力势能的增加量为………………………………………………………………………………………….()A．MgHB．MgH＋Mg2kC．MgH－Mg2kD．MgH－MgkN次方教育物理内部讲义7.沿着高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜面向上拉同一物体到顶端，以下说法中正确的是()A.沿坡度小，长度大的斜面上升克服重力做的功多B.沿长度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功多C.沿坡度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功少D.上述几种情况重力做功同样多8．如图所示，质量相等的两滑块分别沿高度相等而倾角不同的两斜面AB和AC的最高点A由静止开始下滑，且两斜面是光滑的，则……………………………………………()A、滑到底端时，两滑块的速度相同B、滑到底端时，两滑块所用时间相同C、滑到底端时，两滑块的重力势能相同D、滑到底端时，重力做功的功率相同9.如图所示，质量为ｍ，边长为ａ的正方体，与地面间的动摩擦因数μ＝0.1，为使它沿水平面移动距离ａ，现有两种方法：将它翻倒或匀速向前平推，则()A、将它翻倒比平推前进做功少B、将它翻倒比平推前进做功多C、两种情况下做功一样多D、无法比较10.井深8m，井上支架高为2m，在支架上用一根3m长的绳子系住一个重100N的物体，则物体的重力势能是(以地面为参考平面)…………………………………………………………………………………………………()A.100JB.700JC.－100JD.无法确定11.一根长L＝2m，重力G＝200N的均匀木杆放在水平地面上，现将它的一端从地面抬高0.5m，另一端仍搁在地面上，则物体重力势能的变化量为(g＝10m/s2)()A．400JB．200JC．100JD．50J12．以地面为参考平面，物体1的重力势能3J，物体2的重力势能3J，若以其它平面为参考平面1具有的重力势能为Ep1，2具有的重力势能为Ep2则…………………………（）A.Ep1=Ep2B.Ep1＞Ep2C.Ep1＜Ep2D.无法判断二、填空题(每空5分，共20分)13.劲度系数为K1的轻质弹簧两端分别与质量m1、m2的物体1、2连接，1在弹簧上端2在弹簧下端.劲度系数为K2的轻质弹簧上端与物体2连接，下端压在桌面上（不连接），整个系统处于平衡状态。现施力将物体1缓慢竖直上提，直到下面那个弹簧的下端刚脱离桌面。在此过程中，物体2的重力势能增加了，物体1的重力势能增加了。1m1k2m2k2-4-1N次方教育物理内部讲义14.质量为100g的球从1.8m的高处落到水平面上,又弹回到1.25m的高度.在整个过程中重力对物体做的功是球的重力势能改变了.三、计算题(每小题10分，20分)15．如图所示，杠中点有一转轴O，两端分别固定质量为2m和m的小球a和b，当杆从水平位置转到竖直位置时，小球a和b构成的系统的重力势能如何变化，变化了多少？（重力加速度为g）16.如图所示，长度为l、质量为m的均匀的绳，一段置于水平的光滑桌面上，另一段a垂于桌面下，当绳下滑全部离开桌面时，桌面的高度大于绳的长度，求重力所做的功？（重力加速度为g）四、附加题1.重为100N长1米的不均匀铁棒平放在水平面上，某人将它一端缓慢竖起，需做功55J，将它另一端竖起，需做功（）A．45JB．55JC．60JD．65J2.一质量为5kg的小球从5m高处静止下落,碰撞地面后弹起,每次弹起的高度比下落高度低1m,求:小球从下落到停在地面的过程中重力一共做了多少功?(g=9.8m/s2)2-4-6N次方教育物理内部讲义7.5探究弹性势能表达式姓名上课日期：___________________【学习目标】1.理解弹性势能的概念及意义，学习计算变力做功的思想方法。2.掌握弹性势能公式的探究过程和所用方法。3.学会弹力做功的计算方法及弹力做功与弹性势能变化的关系．【重点】1.弹力做功和弹性势能变化的关系。2.探究弹性势能表达式的设计思路【难点】根据功和能的关系，推导重力势能的表达式。【学法指导】类比法是本节课的一个重要学习方法，对照重力势能变化和重力做功的关系来学习弹力做功和弹性势能的关系，其实还是对功能关系的理解。认真阅读教材67-69页，完成下列任务【问题提出】通过上节课的学习，我们知道力对物体做功，物体就会有相应的能量发生变化，功是的量度。物体重力做功对应着的变化，那么弹簧弹力做功也应该对应着一种能量的变化，我们把这种能量叫做。这是发生弹性形变的物体各部分之间，由于力的相互作用所具有的能量。问题1：弹簧的弹性势能与什么因素有关？猜想1：弹簧的弹性势能可能与有关，越大，弹簧的弹性势能就越大。方案1：完全相同的甲、乙两个小车在光滑的水平面上分别压缩劲度系数不同的两根弹簧，甲压缩劲度系数大的弹簧，乙压缩劲度系数小的弹簧，使两弹簧的形变量相同，松开手以后，哪一个小车的速度会大一些？说明了什么问题？猜想2：弹簧的弹性势能可能与有关，越大，弹簧的弹性势能越大。方案2：让同一根弹簧在压缩量不同的情况下把质量相同的静止的小车甲、乙分别推出，小车运动的距离越大说明弹簧对它做的功，弹簧原来具有的弹性势能就。问题2：弹力做功跟弹性势能变化的关系.如图所示，O为弹簧的原长处．1.物体由O向A运动(压缩)或由O向A′运动(伸长)时，弹力对物体做________功，弹性势能______．N次方教育物理内部讲义2．物体由A向O运动，或者由A′向O运动时，弹力对物体做_______功，弹性势能_______．3．类比重力做功与重力势能关系，重力做正功，重力势能；重力做负功，重力势能。重力做了多少功，重力势能就减少多少。弹力做功与弹性势能变化的关系可表示为____________.弹力做的功等于弹性势能的______________。重力势能具有相对性，一般选地面为重力势能为零的位置。弹性势能一般选取为零势点。问题3如何表示出弹簧的弹性势能大小？变力做功的解决思路：1.图像法V-t图像(作图)F-l图像（作图）位移求解方法：利用图象与t轴所围成的图形的面积来代表位移的大小。力做功的求解方法：初速度为零的匀加速直线运动速度图像从原长开始变化的弹簧弹力的图像计算匀加速直线运动位移时，用速度和时间的乘积得到位移，但速度是不断变化的，采用的方法是：微分法。当各个小段分得非常小的时候，得到的就是匀变速直线运动的位移表达式。位移：x=变力做功的解决办法：弹簧弹力做功：WF=2.平均作用力由匀变速直线运动位移公式可猜想弹力做功的公式是怎样的？【合作探究】1、如图所示，一轻弹簧一端固定于O点，另一端系一重物，将重物从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速地释放，让它自由摆下，不计空气阻力，在重物由A点摆向最低点B的过程中()A．重力做正功，弹簧弹力不做功B．重力做正功，弹簧弹力做正功C．重力不做功，弹簧弹力不做功，弹性势能不变D．重力做正功，弹簧弹力做负功，弹性势能增加X=N次方教育物理内部讲义2.如图所示，质量为m的物体静止在地面上，物体上面连着一个轻弹簧，用手拉住弹簧上端上移H，将物体缓缓提高h，拉力F做功WF，不计弹簧的质量，则下列说法正确的是()A．重力做功－mgh，重力势能减少mghB．弹力做功－WF，弹性势能增加WFC．重力势能增加mgh，弹性势能增加FHD．重力势能增加mgh，弹性势能增加WF－mgh3．如图所示，劲度系数为K1的轻质弹簧两端分别与质量m1、m2的物体1、2连接，劲度系数为K2的轻质弹簧上端与物体2连接，下端压在桌面上（不连接），整个系统处于平衡状态。现施力F将物体1缓慢竖直上提，直到下面那个弹簧的下端刚脱离桌面。在此过程中，F做功为W，则整个系统增加的重力势能和弹性势能分别为多少？N次方教育物理内部讲义7.5探究弹性势能的表达式理科时间：45分钟满分：100分一、选择题（每小题5分，共60分）1.弹簧的弹性势能与下列哪些因素有关()A．弹