第2章 第2節(jié)　勢能的改變

1、.第2節(jié)勢能的改變學 習 目 標知 識 脈 絡1.理解重力勢能的概念，會用重力勢能的定義進展計算重點2知道重力做功的特點，知道重力勢能的變化和重力做功的關(guān)系，并能解決有關(guān)問題重點3知道重力勢能的相對性、 系統(tǒng)性難點4理解彈性勢能的變化和彈力做功的關(guān)系，并能解釋實際問題.重 力 勢 能1定義物體處于一定的高度而具有的能2表達式Epmgh，其中h表示物體的高度，Ep的單位是焦耳，符號J.3標矢性重力勢能是標量，只有大小，沒有方向1物體的質(zhì)量越大，重力勢能一定越大2重力勢能是標量，只有大小，沒有正、負之分3處在參考平面上的物體重力勢能均為零如圖221所示，高大的椰子樹上的椰子質(zhì)量為m，離地面高度為h

2、，選擇地面為參考平面，椰子的重力勢能是多少？圖221【提示】Epmgh.如圖222所示，桌面距地面h1，一物體質(zhì)量為m，靜止在距桌面h2處圖222討論1：以地面為參考平面，物體具有的勢能是多少？物體由靜止下落到地面的過程中，重力勢能減少了多少？【提示】Ep1mgh1h2，Epmgh1h2討論2：以桌面為參考平面，物體具有的勢能是多少？物體由靜止下落到地面的過程中，重力勢能減少了多少？【提示】Ep2mgh2，Epmgh1h2討論3：以上的數(shù)據(jù)說明什么？【提示】重力勢能的大小與零勢面選取有關(guān)，而勢能改變量大小與零勢面選取無關(guān)1重力勢能的性質(zhì)1重力勢能的相對性重力勢能具有相對性，即重力勢能的大小與零

3、勢能面的選取有關(guān)2重力勢能變化量的絕對性當一個物體由一個位置運動到另一個位置時，重力勢能之差是一定的，與參考平面的選取無關(guān)實際問題中我們更關(guān)注的是重力勢能的變化量3重力勢能的系統(tǒng)性所謂物體的重力勢能，實際上是地球和物體組成的系統(tǒng)所共有的，并非物體單獨所有，通常所說的物體具有多少重力勢能，實際上是一種簡單的說法而已2重力勢能的正負1重力勢能是標量但有正負值，其正、負表示物體重力勢能相對于參考平面上所具有的重力勢能的大小正值表示：物體位于參考平面以上，其重力勢能Ep0.負值表示：物體位于參考平面以下，其重力勢能EpEp2.2重力勢能的值和參考平面的選取有關(guān)，如圖223所示圖223參考平面EpAEp

4、BEpC地面正值正值零桌面正值零負值A處平面零負值負值1多項選擇關(guān)于重力勢能的理解，以下說法正確的選項是 【導學號：45732039】A重力勢能有正負，是矢量B重力勢能的零勢能面只能選地面C重力勢能的零勢能面的選取是任意的D重力勢能的正負代表大小【解析】重力勢能是標量，但有正負，重力勢能的正、負表示比零勢能大還是小，A錯誤，D正確；重力勢能零勢能面的選取是任意的，習慣上常選地面為零勢能面，B錯誤，C正確【答案】CD2甲、乙兩個物體的位置如圖224所示，質(zhì)量關(guān)系m甲Ep2BEp1Ep2CEp1Ep2 D無法判斷【解析】取桌面為零勢能面，那么Ep10，物體乙在桌面以下，Ep2Ep2，故A項正確【答

5、案】A3質(zhì)量為3 kg的物體放在高4 m的平臺上，g取10 m/s2. 【導學號：45732040】求：1物體相對于平臺外表的重力勢能是多少？2物體相對于地面的重力勢能是多少？3物體從平臺落到地面上，重力勢能變化了多少？【解析】1以平臺為參考平面，物體的重力勢能為0.2以地面為參考平面，物體的重力勢能Epmgh3104 J120 J.3以地面為參考平面，物體落到地面，重力勢能變化了Ep0120 J120 J.【答案】102120 J3減少了120 J1在求解重力勢能時，零勢能參考平面的選取是任意的，通常情況下，常選取地面作為零勢能參考平面2不管選取哪個平面作為零勢能參考平面，重力勢能的變化總是

6、不變的，是絕對的重 力 做 功 與 重 力 勢 能 的 改 變1重力做功的特點重力做功與途徑無關(guān)，只與初、末位置的高度差有關(guān)；重力做功總是對應于物體重力勢能的變化，兩者的大小相等，并且與是否存在其他作用力及其他力是否做功無關(guān)2兩者間的關(guān)系1物體的重力做多少功，物體的重力勢能就減少多少；物體抑制重力做多少功，物體的重力勢能就增加多少2關(guān)系式：WGEp1Ep2Ep.1重力做5 J的正功，重力勢能增加了5 J2跳傘運發(fā)動從某一高度跳下，有風和無風時，由于運動途徑不同，重力做功不同3選不同的零勢能點，同一物體的重力勢能不同，重力勢能改變量一樣如圖225所示，幼兒園小朋友們正在興高采烈地玩滑梯小朋友從不

7、同的途徑滑下，重力做功是否一樣？小朋友滑下過程重力做什么功？重力勢能怎樣變化？圖225【提示】一樣正功重力勢能減少高山滑雪，起源于阿爾卑斯山地域，又稱“阿爾卑斯滑雪或“山地滑雪如圖226所示，某滑雪愛好者由高處沿雪坡勻速疾馳而下試問：圖226討論1：下滑過程中，重力做什么功？重力勢能怎么變化？重力的功與重力勢能變化有何關(guān)系？【提示】重力做正功重力勢能減少重力做正功，重力勢能減少；重力做負功，重力勢能增加討論2：下滑過程中，人的動能變化嗎？說明合力做什么功？合力的功與動能變化有何關(guān)系？【提示】動能增加合力做正功W合Ek.1重力做功1特點：重力對物體所做的功只與物體的初末位置有關(guān)，與物體的運動途徑

8、無關(guān)，與物體是否受其他力無關(guān)，與物體的運動狀態(tài)無關(guān)2公式：Wmgh1h2，h1h2表示高度差2重力勢能的變化與重力做功的關(guān)系重力勢能的變化過程也是重力做功的過程，二者關(guān)系為WGEp1Ep2mgh1mgh2.1當物體由高處運動到低處時，重力做正功，重力勢能減少，即WG0，Ep1Ep2.物體重力勢能的減少量等于重力所做的功2當物體由低處運動到高處時，重力做負功物體抑制重力做功，重力勢能增加，即WG0，Ep1Ep2，物體重力勢能的增加量等于抑制重力所做的功4將一個物體由A移至B，重力做功A與運動過程中是否存在阻力有關(guān)B與物體沿直線或曲線運動有關(guān)C與物體是做加速、減速或勻速運動有關(guān)D與物體初、末位置高

9、度差有關(guān)【解析】將物體由A移至B，重力做功只與物體初、末位置高度差有關(guān)，A、B、C錯，D對【答案】D5如圖227所示，質(zhì)量為m的小球從高為h處的斜面上的A點滾下經(jīng)過程度面BC后，再滾上另一斜面，當它到達的D點時，速度為零，在這個過程中，重力做功為 【導學號：45732041】圖227A.B.Cmgh D0【解析】根據(jù)重力做功的公式，Wmgh1h2.故答案為B.【答案】B6.如圖228所示，質(zhì)量為m的小球，從離桌面H高處由靜止下落，桌面離地高度為h.假設以桌面為參考平面，那么小球落地時的重力勢能及整個過程中重力勢能的變化分別是圖228Amgh，減小mgHhBmgh，增加mgHhCmgh，增加mg

10、HhDmgh，減少mgHh【解析】以桌面為參考平面，那么小球落地時的重力勢能為mgh.整個過程重力做的功WGmgHh，故小球重力勢能減少mgHh，應選D.【答案】D重力勢能的求解方法1定義法：選取參考平面，確定物體相對參考平面的高度h，代入Epmgh求解重力勢能2WG和Ep關(guān)系法：由WGEp1Ep2知Ep2Ep1WG或Ep1WGEp23變化量法：重力勢能的變化量EpEp2Ep1，故Ep2Ep1Ep或Ep1Ep2Ep.彈 性 勢 能 的 改 變1定義物體因發(fā)生彈性形變而具有的能2影響彈性勢能的因素一個物體彈性勢能的大小，取決于彈性形變的大小3彈力做功與彈性勢能的改變物體彈性勢能的改變總是與彈力做

11、功相對應，即彈力對外做了多少功，彈性勢能就減少多少，抑制彈力做了多少功，彈性勢能就增加多少1彈簧越長，彈性勢能越大2彈力做正功，彈性勢能減少；彈力做負功，彈性勢能增加3彈性勢能與重力勢能類似，也有相對性，如彈簧拉伸時Ep0，彈簧壓縮時，Ep0.如圖229所示，網(wǎng)球運發(fā)動用球拍擊打網(wǎng)球，網(wǎng)球接觸球拍，球拍發(fā)生形變，然后將球彈出，分析這一過程彈性勢能的變化圖229【提示】網(wǎng)球接觸球拍時彈力做負功，彈性勢能增加，球拍將球彈出時，彈力做正功，彈性勢能減少如圖2210所示，小明玩蹦蹦桿，不停地向上跳起和下落圖2210討論1：小明下落時將彈簧壓縮，彈力做什么功？彈性勢能怎樣變化？【提示】做負功彈性勢能增加

12、討論2：小明向上彈起，彈力做什么功？彈性勢能怎樣變化？彈簧彈力做功與彈性勢能有何關(guān)系？【提示】做正功彈性勢能減少彈力做正功，彈性勢能減少；彈力做負功，彈性勢能增加1彈簧彈性勢能大小的影響因素1彈簧的勁度系數(shù)2彈簧的形變量2彈力做功與彈性勢能變化的關(guān)系1彈力做功和重力做功一樣也和途徑無關(guān)，彈力對其他物體做了多少功，彈性勢能就減少多少抑制彈力做了多少功，彈性勢能就增加多少2彈性勢能的變化只與彈力做功有關(guān)，彈力做負功，彈性勢能增大，反之那么減小彈性勢能的變化量總等于彈力做功的相反數(shù)3彈性勢能的增加量與減少量由彈力做功多少來量度7一豎直彈簧下端固定于程度地面上，小球從彈簧的正上方高為h的地方自由下落到彈簧上端，如圖2211所示，經(jīng)幾次反彈以后小球最終在彈簧上靜止于某一點A處，那么 【導學號：45732042】圖2211Ah愈大，彈簧在A點的壓縮量愈大B彈簧在A點的壓縮量與h無關(guān)Ch愈大，最終小球靜止在A點時彈簧的彈性勢能愈大D小球第一次到達A點時彈簧的彈性勢能比最終小球靜止在A點時彈簧的彈性勢能大【解析】最終小球靜止在A點時，通過受力分析，小球受自身重力mg與彈簧的彈力kx大小相等，由mgkx得，彈簧在A點的壓縮量x與h無關(guān)，彈簧彈性勢能與h無關(guān)【答案】