高中物理势能的改变.ppt

第,2,章,考向一,理解教材新知,第,2,节,把握热点考向,应用创新演练,考向二,知识点一,知识点二,随堂基础巩固,课时跟踪训练,知识点三,1,重力势能是物体因处于一定高度而,具有的能，公式,E,p,mgh,，是标量，,国际单位是,J,。,2,影响重力势能的因素是物体的质量,和所处的高度。,3,重力势能的变化仅由重力做功决定，重力对物体做多少功，,物体的重力势能就减少多少，物体克服重力做多少功，,物体重力势能就增加多少。,4,物体因发生弹性形变而具有的能是弹性势能，其大小由发,生弹性形变的物体各部分的相对位置决定，弹性形变越,大，具有的弹性势能越大。,1,定义,物体处于一定的,而具有的能。,2公式,E,p,。,3,单位,，符号,。,4,标矢性,重力势能是,量，但有正负之分。,焦耳,高度,mgh,重 力 势 能,J,标,5,相对性,(1),参考平面：把高度规定为零的水平面。任何物体在该平面上的重力势能,。参考平面的选取是任意的，通常情况下选取,为参考平面。,(2),相对性：物体的重力势能是相对的，它是相对于,而言的。,物体的重力势能可以取正、零、负值，其正、负不表示方向，只表示物体位于参考平面的,或,。,为零,地面,零势能参考平面,上方,下方,参考平面,E,p,A,E,p,B,E,p,C,地面,正值,正值,零,桌面,正值,零,负值,A,处平面,零,负值,负值,2,重力势能的,“,四性,”,(1),系统性：重力势能是物体和地球所组成的系统共同具有的能量，不是地球上的物体单独具有的。,(2),相对性：重力势能,E,p,mgh,与参考平面的选择有关，式中的,h,是物体重心到参考平面的高度。重力势能是标量，只有大小而无方向，但有正负之分。当物体在参考平面上方时，,E,p,为正值；当物体在参考平面下方时，,E,p,为负值。注意物体重力势能的正负是表示比零势能大，还是比零势能小。,(3),参考平面选择的任意性：视处理问题的方便而定，一般选择地面或物体运动时所达到的最低点为零势能面。,(4),重力势能变化的绝对性：物体从起点运动到终点的过程中，重力势能的变化量与参考平面的选取无关，是绝对的。,1,下列说法中正确的是,(,),A,地面上的物体的重力势能一定为零,B,质量大的物体的重力势能一定大,C,不同的物体中离地面最高的物体重力势能最大,D,离地面有一定高度的物体其重力势能可能为零,解析：,要清楚重力势能由重力大小及重心离零势能参考平面的高度共同决定。零势能参考平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参考平面，故,D,正确。,答案：,D,重力做功与重力势能的改变,1,重力做功的特点,重力做功与路径无关，只与初、末位置,有关。,2,关系式,W,G,。,3,两者关系,重力对物体做了正功，则物体的重力势能,；反之，如果重力对物体做了负功，则物体的重力势能一定,。高度差,E,p1,E,p2,E,p,减小,增加,1,重力做功的特点,(1),物体运动时，重力对它做的功，只跟物体的起点和终点的位置有关，而跟物体运动的具体路径无关。,(2),重力做功,W,mgh,1,mgh,2,mg,(,h,1,h,2,),，其中,(,h,1,h,2,),为物体初末位置的高度差，说明重力做功与路径无关，只由起点和终点位置的高度差决定。,(3),重力做功的多少与物体是否受其他力无关，与物体的运动状态无关。,2,重力做功与重力势能比较,重力做功,重力势能,物理意义,重力对物体做功,由于物体与地球的相互作用产生，且由它们之间的相对位置决定的能,表达式,W,G,mg,h,E,p,mgh,影响大小的因素,重力,G,和初、末位置的高度差,h,重力,mg,和相对参考面的高度,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，同一位置的物体，选择不同的参考平面，其重力势能的值不同,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,W,G,E,p1,E,p2,E,p,2,关于重力做功和物体的重力势能，下列说法中不正确的,是,(,),A,当重力对物体做正功时，物体的重力势能一定减少,B,物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加,C,地球上任何一个物体的重力势能都有一个确定值,D,重力做功的多少与参考平面的选取无关,.,解析：,物体重力势能的大小与参考平面的选取有关，故,C,错误；重力做正功时，物体由高处向低处运动，重力势能一定减少，反之，物体克服重力做功时，重力势能一定增加，故,A,、,B,正确；重力做多少功，物体的重力势能就变化多少，重力势能的变化与参考平面的选取无关，故,D,正确。,答案：,C,弹 性 势 能,1,定义,物体因为发生,而具有的能。,2,影响弹性势能的因素,一个物体的,越大，其弹性势能也就越大。,3,弹力做功与弹性势能变化的关系,如果弹力对外做了多少功，就减少多少,；如果克,服弹力做了多少功，就会增加多少,。,4,势能,由物体间的相对位置决定的能，包括重力势能和,。,弹性形变,弹性形变,弹性势能,弹性势能,弹性势能,对弹性势能的理解,(1),弹性势能是发生弹性形变的物体上所有质点因相对位置改变而具有的能量，因此弹性势能具有系统性。,(2),弹性势能具有相对性，其大小在选定了零势能后才能确定。对于弹簧，一般规定弹簧处于原长时的势能为零势能。,(3),物体上升，克服重力做功，物体的重力势能增加；同样，用力拉伸或压缩弹簧，克服弹簧弹力做功，弹性势能增加。,3,关于弹簧的弹性势能，下列说法中正确的是,(,),A,当弹簧变长时，它的弹性势能一定增大,B,当弹簧变短时，它的弹性势能一定变小,C,在拉伸长度相同时，劲度系数,k,越大的弹簧，它的,弹性势能越大,D,弹簧在拉伸时的弹性势能一定大于压缩时的弹性,势能,解析：,弹簧弹性势能的大小，除了跟劲度系数,k,有关外，还跟它的形变量,(,拉伸或压缩的长度,),有关。如果弹簧原来处于压缩状态，当它变长时，它的弹性势能应该先减小，在原长处它的弹性势能最小，所以,A,、,B,、,D,均错误。,答案：,C,例,1,金茂大厦是上海的标志性建,筑之一，它的主体建筑地上,88,层，地下,3,层，高,420.5 m,，如图,2,2,2,所示。距地,面,341 m,的第,88,层为观光层，环顾四周，,极目眺望，上海新貌尽收眼底。质量为,60,kg,的游客处于,88,层时，在下列情况中，他,的重力势能各是多少？,(,g,取,10 m/s,2,),(1),以地面为参考平面；,(2),以第,88,层为参考平面。,重力势能及相对性的理解,图,2,2,2,思路点拨,解此题的关键是理解重力势能的相对性，同时计算时要看清零势能参考平面。,解析,(1),以地面为参考平面，游客在,88,层相对高度为,341 m,，则,E,p1,mgh,6010341 J,2.010,5,J,。,(2),若以第,88,层处为参考平面，游客在,88,层，相对高度为,0,，故,E,p2,0,。,答案,(1)2.010,5,J,(2)0,1,泰山海拔,1 545 m,，珠峰海拔,8 844.43 m,，太平洋马里,亚纳海沟深度,11 034 m,。如果取泰山顶端为零势能参考平面，将,1 kg,物体放在珠峰顶端时，势能是,_ J,，将此物沉入马里亚纳海沟底部时，其势能是,_ J,。,(,g,取,10 m/s,2,),解析：,取泰山顶端为零势能参考平面，则珠峰相对泰山顶端的高度,h,1,8 844.43 m,1 545 m,7 299.43 m,。,所以势能,E,p1,mgh,1,1107 299.43 J,72 994.3 J,；,马里亚纳海沟相对泰山高度,h,2,11 034 m,1 545 m,12 579 m,，,所以势能,E,p2,mgh,2,110(,12 579)J,125 790 J,。,答案：,72 994.3,125 790,重力做功与重力势能变化关系的理解,例,2,如图,2,2,3,所示，桌面距地面,的高度为,0.8 m,。一物体质量为,2 kg,，放在桌,面上方,0.4 m,处的支架上，取,g,10 m/s,2,，则：,(1),以桌面为参考平面，计算物体由支架,下落到地面过程中重力势能减小多少，重力做功是多少。,(2),以地面为参考平面，计算物体由支架下落到地面过程中重力势能减小多少，重力做功是多少。,(3),比较以上计算结果，说明什么问题？,图,2,2,3,思路点拨,解此题关键有两点：,(1),零势能参考平面的选取。,(2),重力做功的特点。,解析,(1),以桌面为参考平面，物体在支架上时具有的重力势能,E,p1,mgh,1,2100.4 J,8 J,，,物体落至地面时的重力势能,E,p2,mgh,2,210(,0.8)J,16 J,，,在此过程中物体的重力势能减小量,E,p1,E,p2,8 J,(,16)J,24 J,；,重力做功,W,G,mgh,AB,24 J,。,(2),以地面为参考平面，物体在支架上时具有的重力势能,E,p1,mgh,1,210(0.4,0.8)J,24 J,，,物体落至地面时的重力势能,E,p2,mgh,2,2100 J,0,，,在此过程中，物体的重力势能减小量,E,p1,E,p2,24 J,0,24 J,；,重力做功,W,G,mgh,AB,24 J,。,(3),通过上面的计算，说明重力势能是相对的，它的大小与参考平面的选取有关，而重力势能的变化是绝对的，它与参考平面的选取无关，其变化的大小总等于相应过程中重力做功的大小。,答案,(1)24 J,24 J,(2)24 J,24 J,(3),见解析,借题发挥,重力势能具有相对性，其值与参考平面的选择有关，而重力势能的变化具有绝对性，与参考平面的选择无关。在解题过程中需要注意：,(1),灵活选择零势能面可简化求解重力势能变化的过程。,(2),重力势能变化的求解仍需借助科学的思维方法，如公式法、转化法、整体法、隔离法等。,2.,如图,2,2,4,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，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,(,),图,2,2,4,答案：,C,点击下图进入“随堂基础巩固”,点击下图进入“课时跟踪训练”,