2019-2020学年高中物理 第4章 3 势能课件 教科版必修2

3.势能1.知道能量的概念,知道不同运动形式对应不同形式的能量.2.理解重力势能的概念,理解重力势能的变化和重力做功的关系.3.了解弹性势能的概念.项目重力势能弹性势能(以弹簧为例)定义物体由于位于高处而具有的能物体由于发生弹性形变而具有的能公式Ep=mgh(h为距参考面的高度)Ep=12𝑘𝑥2(选学,𝑘为劲度系数,𝑥为弹簧形变量)单位势能是标量,它的单位与功的单位相同,国际单位为焦耳,符号为“J”,1kg·m·s-2·m=1N·m=1J正负判断重力势能与所选取的参考平面(也叫零势能面)有关.若物体所处位置在零势能面上方,物体的重力势能为正;若物体处在零势能面下方,重力势能为负.通常我们选取地面为零势能面弹性势能与所选取的零势能点有关,若选取弹簧原长弹性势能为零,拉长和压缩时弹簧的弹性势能都为正值,若选取弹簧发生某一形变时的弹性势能为零,则弹簧的形变量小于这一形变量时的弹性势能均为负值项目重力势能弹性势能(以弹簧为例)重力(或弹力)做功与势能关系(1)重力(弹力)做正功,WG0,则Ep1Ep2,重力(弹性)势能减少的数值等于重力(弹力)所做的功(2)重力(弹力)做负功,WG0,则Ep1Ep2,重力(弹力)势能增加的数值等于克服重力(弹力)所做的功知识要点(1)重力(弹性)势能的正、负不表示方向,只表示相对大小(2)重力势能是地球和物体组成的系统共有的,弹性势能是弹簧和物体组成的系统共有的,都不是物体单独具有的.通常说物体具有多少重力势能(弹性势能),只是一种简略的说法探究一探究二对重力势能的理解因为Ep=mgh,高度h的相对性决定了重力势能具有相对性.如图所示,若选择桌面为参考平面,则物体的重力势能为0;若选择地面为参考平面,则物体的重力势能为正值;若选择物体重心上方的某一高度为参考平面,则物体的重力势能为负值重力是地球与物体相互吸引而产生的,如果没有地球对物体的吸引,就不会有重力,也不存在重力势能,所以重力势能是这个系统共同具有的探究一探究二(1)重力势能是标量,物体的重力势能为负值表示物体的重力势能比在参考平面上时具有的重力势能要少,这跟用正负表示温度高低是相似的.Ep=mgh,h表示物体重心相对参考平面的高度,物体在参考平面上方Ep0,在参考平面下方Ep0(2)某一过程重力势能的变化为ΔEp=Ep2-Ep1,它与参考平面的选择无关特别提醒(1)重力势能由重力大小及重心离参考平面的高度共同决定.零势能面的位置是根据需要人为设定的,并不一定将地面设为零势能面.(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.探究一探究二重力做功与重力势能的区别与联系比较项目重力做功重力势能物理意义重力对物体做功由于物体位于高处而具有的一种能量表达式WG=mgΔhEp=mgh影响大小的因素重力mg和初末位置的高度差Δh重力mg和某一位置(参考面)的高度h特点只与初、末位置的高度差有关,与路径及参考平面的选择无关与参考平面的选择有关过程量状态量联系重力做功过程是重力势能改变的过程,重力做正功,重力势能减少,重力做负功,重力势能增加.且重力做了多少功,重力势能就改变多少,即WG=Ep1-Ep2=-ΔEp探究一探究二特别提醒重力做正功(负功)的数值与重力势能的减少(增加)量是一种等价关系,可相互补充说明.【例1】如图所示,质量为m的物体分别处于A、B、C点.其中B点在地面处,A点离地面高H,C点在地面以下为h的地方.分别以地面、A点所在水平面、C点所在水平面为参考平面时,物体在A、B、C三点的重力势能各是多大?A点与B点、A点与C点、B点与C点间的重力势能之差各是多少?点拨:解答本题可按以下思路分析:确定参考平面→计算重力势能→计算重力势能之差解析:以地面为参考平面,三点的重力势能分别EpA=mgH,EpB=0,EpC=-mgh各点间重力势能的差分别为EpA-EpB=mgHEpA-EpC=mg(H+h)EpB-EpC=mgh.以A点所在的水平面为参考平面,EpA=0,EpB=-mgH,EpC=-mg(H+h)EpA-EpB=mgHEpA-EpC=mg(H+h)EpB-EpC=mgh.以C点所在的水平面为参考平面,EpA=mg(H+h),EpB=mgh,EpC=0EpA-EpB=mgHEpA-EpC=mg(H+h)EpB-EpC=mgh.答案:见解析题后反思理解重力势能要注意理解重力势能的相对性和重力势能变化量的绝对性.(1)物体重力势能的大小与参考平面的选取有关,是相对的.(2)物体在两点间的重力势能的变化量是绝对的,不变的,只取决于这两点间的高度差,而与参考平面的选取无关.【例2】一条长为l、质量为m的均匀链条放在光滑水平桌面上,其中有三分之一悬在桌边,如图所示,在链条的另一端用水平力缓慢地拉动链条,当把链条全部拉到桌面上时,链条的重力势能增加多少?解析:悬在桌边的13𝑙长的链条重心在其中点处,离桌面的高度h=12×13𝑙=16𝑙它的质量是m'=13𝑚当把它拉到桌面时,增加的重力势能ΔEp=13𝑚𝑔×16𝑙=118𝑚𝑔𝑙桌面上23𝑙长的链条重力势能不变,所以整条链条重力势能增加了118𝑚𝑔𝑙.答案:118𝑚𝑔𝑙题后反思(1)在计算不能看成质点的物体的重力势能时,要由其重心位置来确定物体的高度.(2)计算物体重力势能的变化量或重力做的功,应根据重心位置的变化分析求解.