4.3 勢 能 課件 高中物理二【配套課件】

1、3勢 能,1認(rèn)識重力做功與路徑無關(guān)的特點，理解重力勢能的概念 2理解重力做功與重力勢能變化的關(guān)系 3知道重力勢能具有相對性，知道重力勢能是物體和地球系 統(tǒng)所共有的 4了解彈性勢能的概念 5理解彈力做功與彈性勢能變化的關(guān)系,一、重力勢能 重力勢能的概念 物體由于位于高處而具有的能量叫做重力勢能 重力做功與 無關(guān)，僅由物體的 和 、 兩個位置的高度決定，即：WGmgh1mgh2式中h1，h2分別代表始、末兩個位置的高度,路徑,質(zhì)量,始,末,重力勢能及其物理意義 (1)重力勢能的公式：Ep _ (2)單位： ，與功的單位相同 (3)重力做功與重力勢能變化的關(guān)系： 表達(dá)式：WG _ 重力做正功，重力勢

2、能 ；重力做負(fù)功，重力勢能 (4)重力勢能的相對性和系統(tǒng)性 相對性：重力勢能總是相對于選定的 而言的(該平面常稱為零勢面) 系統(tǒng)性：重力勢能是 所組成的物體“系統(tǒng)”共有的,mgh,焦耳,Ep,減少,增加,水平面,地球和物體,二、彈性勢能 定義：發(fā)生彈性形變的物體具有的與 有關(guān)的能量，叫彈性勢能 彈性勢能的大小：彈性勢能的大小跟形變的大小有關(guān)，形變量越大，彈性勢能也越大 彈性勢能的特點 彈性勢能是跟彈力有關(guān)的勢能，也是 所具有的，彈性勢能的變化是由 來量度 勢能：重力勢能和彈性勢能都是勢能,它的形變,彈力做功的多少,系統(tǒng),一、對重力勢能的理解與辨析 (1)相對性：物體的重力勢能總是相對于某一水平

3、參考面，在參考面以上為正值，以下為負(fù)值，位于參考面時為零 (2)重力勢能是標(biāo)量物體負(fù)的勢能時只是表示物體的重力勢能比在參考面上時具有的重力勢能要少，這跟用正負(fù)表示溫度高低是一樣的 (3)重力勢能的定義式是Epmgh，在國際單位制中的單位是焦(J) (4)變化量：物體的重力勢能大小雖然與參考面的選擇有關(guān)，但對應(yīng)于某一過程的變化量大小與參考面的選擇無關(guān),金手指駕校 金手指駕駛員考試2016 金手指駕校 金手指駕駛員考試2016科目一 金手指駕校 金手指駕駛員考試2016科目四 金手指駕校 金手指駕駛員科目一模擬考試 金手指駕考 金手指駕駛員科目四模擬考試,二、重力做功與重力勢能變化的關(guān)系重力勢能變

4、化多少是由重力做的功多少唯一量度的如圖431所示，質(zhì)量為m的物體從A點下落到B點，A點的高度為h1，B點的高度為h2.在這個過程中，重力做功WGmgh1mgh2mgh.,圖431,在這個過程中，重力勢能的改變量EpEpBEpAmgh2mgh1mgh，所以重力做功與重力勢能改變量的關(guān)系為WGEp，這也正說明： 當(dāng)物體向下運動時，重力做正功，WG0，則Ep1Ep2，即重力勢能減少，重力勢能減少的數(shù)量等于重力所做的功；當(dāng)物體向上運動時，重力做負(fù)功(物體克服重力做功)，WG0，則Ep1Ep2，即重力勢能增加，重力勢能增加的數(shù)量等于克服重力所做的功,三、彈力做功跟彈性勢能變化的關(guān)系 如圖432所示，O為

5、彈簧的原長處 彈力做負(fù)功時：如物體由O向A運動 (壓縮)或者由O向A運動(伸長)時， 彈性勢能增大，其他形式能轉(zhuǎn)化為彈性勢能 彈力做正功時：如物體由A向O運動，或者由A向O運動時，彈性勢能減小，彈性勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 彈力做功與彈性勢能的關(guān)系為W彈Ep.,圖432,彈性勢能與彈簧長度的對應(yīng)性：雖然彈簧的伸長量(或壓 縮量)不同，彈簧的彈性勢能不同，但伸長和壓縮相同的長度時彈性勢能是一樣的所以彈性勢能和彈簧的形變量之間不是一一對應(yīng)的關(guān)系，而是某個彈性勢能可能對應(yīng)著伸長和壓縮兩個不同的狀態(tài),重力做功與重力勢能的變化,【典例1】 如圖433所示， 一個質(zhì)量為M的物體，放 在水平地面上，物體上方

6、安裝一個長度為L、勁度系 數(shù)為k的輕彈簧處于原長， 現(xiàn)用手拉著彈簧上端的P點緩慢向上移動，直到物體離開地面一段距離，在這一過程中，P點的位移(開始時彈簧處于原長)是H，則物體重力勢能的增加量為 (),圖433,答案C,借題發(fā)揮(1)求重力勢能的變化關(guān)鍵是找出重心位置的變化 (2)巧用“分解過程”的方法求得物體重心高度變化，如先彈簧長度不變物體升高H，后彈簧伸長x，物體下降x，最終物體重心上升高度為Hx.,【變式1】 掛在豎直墻壁上的長1.80 m的畫，畫面的質(zhì)量為100 g，下面卷軸的質(zhì)量為300 g，今將它沿墻壁卷起，需做功_J.,答案6.3,彈力做功與彈性勢能的變化,【典例2】 在水平地面

7、上放一個 豎直輕彈簧，彈簧上端與一 個質(zhì)量為m的木塊相連，若在 木塊上再作用一個豎直向下的 力F，使木塊緩慢向下移動h，力F做功W1，此時木塊再次處于平衡狀態(tài)，如圖434所示求： (1)在木塊下移h的過程中重力勢能的減少量； (2)在木塊下移h的過程中彈性勢能增加量,圖434,解析(1)據(jù)重力做功與重力勢能變化的關(guān)系有 Ep減WGmgh. (2)據(jù)彈力做功與彈性勢能變化的關(guān)系有： Ep增W彈 又因木塊緩慢下移，力F與重力mg的合力與彈力等大、反向，所以W彈W1WGW1mgh. 所以彈性勢能增量：Ep增W1mgh. 答案(1)mgh(2)W1mgh,借題發(fā)揮功是能量轉(zhuǎn)化的量度，因此確定某一過程中

8、某力做的功，是研究該過程能量轉(zhuǎn)化的重要方法,【變式2】如圖435所示，在光滑 的水平面上有一物體，它的左端 連一彈簧，彈簧的另一端固定在 墻上，在力F作用下物體處于靜止 狀態(tài)，當(dāng)撤去F后，物體將向右運動，在物體向右運動的過程中，下列說法正確的是 () A彈簧的彈性勢能逐漸減小 B彈簧的彈性勢能逐漸增大 C彈簧的彈性勢能先增大后減小 D彈簧的彈性勢能先減小后增大,圖435,解析撤去F后物體向右運動的過程中，彈簧的彈力先做正功后做負(fù)功，故彈簧的彈性勢能先減小后增大 答案D,潮汐發(fā)電 簡單地說，潮汐發(fā)電就是在海灣 或有潮汐的河口建筑一座攔水堤壩， 形成水庫，并在壩中或壩旁放置水 輪發(fā)電機(jī)組，利用潮汐

9、漲落時海水 水位的升降，使海水通過水輪機(jī)時推動水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，如圖436所示從能量的角度說，就是利用海水的勢能和動能，通過水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能,圖436,由于引潮力的作用，使海水不斷地漲潮、落潮漲潮時，大量海水洶涌而來，具有很大的動能；同時，水位逐漸升高，動能轉(zhuǎn)化為勢能落潮時，海水奔騰而歸，水位陸續(xù)下降，勢能又轉(zhuǎn)化為動能海水在運動時所具有的動能和勢能統(tǒng)稱為潮汐能,1913年德國在北海海岸建立了 第一座潮汐發(fā)電站.1957年我國在 山東建成了第一座潮汐發(fā)電站.1978 年8月1日山東乳山縣白沙口潮汐 電站開始發(fā)電，年發(fā)電量230萬千 瓦時.1980年8月4日我國第一座“單庫雙向”式潮汐電站江廈

10、潮汐試驗電站正式發(fā)電，如圖437所示，裝機(jī)容量為3 000千瓦，年平均發(fā)電1 070萬千瓦時，其規(guī)模僅次于法國朗斯潮汐電站(裝機(jī)容量為24萬千瓦，年發(fā)電5.4億千瓦時)，是當(dāng)時世界第二大潮汐發(fā)電站,江廈潮汐試驗電站 圖437,【典例3】 如圖438所示，某海 灣共占面積 1.0107 m2，漲潮 時水深20 m，此時關(guān)上水壩閘 門，可使水位保持20 m不變； 退潮時，壩外水位降至18 m也保持不變，假如利用此水壩建水電站，且重力勢能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿男适?0%，每天有兩次漲潮，問該電站一天最多能發(fā)出多少電能？(g取10 m/s2，假設(shè)只有退潮時發(fā)電),圖438,答案41010 J,重力做功與重力勢

11、能的變化 1一條柔軟的均勻鏈條質(zhì)量為m，長度為l，平放在水平桌 面上用力提鏈條的一端，將鏈條慢慢提起，直至末端將要離開桌面的過程中，拉力做的功為多少？,2如圖439所示，桌面距地面 0.8 m，一物體質(zhì)量為2 kg，放在 距桌面0.4 m的支架上 (1)以地面為零勢能面，計算物體 具有的勢能，并計算物體由支架下落到桌面的過程中，勢能減少多少？ (2)以桌面為零勢能面，計算物體具有的勢能，并計算物體由支架下落到桌面過程中勢能減少多少？,圖439,解析(1)以地面為零勢能面，物體的高度h11.2 m，因而物體的重力勢能：Ep1mgh123.52 J. 物體落到桌面時重力勢能：Ep2mgh215.6

12、8 J 物體重力勢能的減少量：EpEp1Ep27.84 J. (2)以桌面為零勢能面，物體的高度h10.4 m，因而物體的重力勢能：Ep1mgh17.84 J，物體落至桌面過程中，重力勢能的減少量：Ep7.84 J. 答案(1)23.52 J7.84 J(2)7.84 J7.84 J,彈力做功與彈性勢能的變化 3如圖4310所示，質(zhì)量為m 的物體靜止在地面上，物體 上面連著一個輕彈簧，用手 拉住彈簧上端上移H，將物 體緩緩提高h(yuǎn)，拉力F做功WF， 不計彈簧的質(zhì)量，則下列說法正確的是 () A重力做功mgh，重力勢能減少mgh B彈力做功WF，彈性勢能增加WF C重力勢能增加mgh，彈性勢能增加FH D重力勢能增加mgh，彈性勢能增加WFmgh,圖4310,解析可將整個過程分為兩個階段：一是彈簧伸長到m剛要離開地面階段，拉力克服彈力做功WF1W彈，等于彈性勢能的增加，二是彈