《《勢(shì)能的改變》課件（2）》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《勢(shì)能的改變》課件（2）（23頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、1理解重力勢(shì)能的概念及其表達(dá)式。理解重力勢(shì)能的概念及其表達(dá)式。2知道重力做功的特點(diǎn)，理解其與重力勢(shì)知道重力做功的特點(diǎn)，理解其與重力勢(shì) 能變化之間的關(guān)系。能變化之間的關(guān)系。3了解彈性勢(shì)能的概念及影響因素。了解彈性勢(shì)能的概念及影響因素。讀教材讀教材填要點(diǎn)填要點(diǎn) 一、重力勢(shì)能一、重力勢(shì)能 1定義定義 物體處于一定的物體處于一定的 而具有的能。而具有的能。 2大小大小 物體的重力勢(shì)能的大小與物體的物體的重力勢(shì)能的大小與物體的 、所在處的、所在處的 有關(guān)，其大小為有關(guān)，其大小為Ep ，單位是，單位是 ，符號(hào)為，符號(hào)為J。 3矢標(biāo)性矢標(biāo)性 重力勢(shì)能是標(biāo)量，只有重力勢(shì)能是標(biāo)量，只有 、沒(méi)有、沒(méi)有 。高度高度

2、質(zhì)量質(zhì)量高度高度mgh焦耳焦耳大小大小方向方向 4參考平面參考平面 高度規(guī)定為零的水平面。高度規(guī)定為零的水平面。 (1)任何物體在該平面上的重力勢(shì)能都任何物體在該平面上的重力勢(shì)能都 。 (2)物體位于參考平面以上時(shí)，重力勢(shì)能取物體位于參考平面以上時(shí)，重力勢(shì)能取 。 (3)物體位于參考平面以下時(shí)，重力勢(shì)能取物體位于參考平面以下時(shí)，重力勢(shì)能取 。 二、重力做功與重力勢(shì)能的變化二、重力做功與重力勢(shì)能的變化 1重力做功重力做功 (1)特點(diǎn)：重力做功與特點(diǎn)：重力做功與 無(wú)關(guān)，只與初、末位置的無(wú)關(guān)，只與初、末位置的 差有關(guān)。差有關(guān)。 (2)公式：公式：WGmgh。為零為零正值正值()負(fù)值負(fù)值()路徑路徑高

3、度高度 2重力做功與重力勢(shì)能增量之間的關(guān)系重力做功與重力勢(shì)能增量之間的關(guān)系 (1)關(guān)系式：關(guān)系式：WG Ep。 (2)兩者關(guān)系：重力對(duì)物體做了多少功，物體的重力勢(shì)兩者關(guān)系：重力對(duì)物體做了多少功，物體的重力勢(shì)能就能就 多少；反之，物體克服重力做了多少功，物體的多少；反之，物體克服重力做了多少功，物體的重力勢(shì)能就重力勢(shì)能就 多少。多少。 三、彈性勢(shì)能的改變?nèi)椥詣?shì)能的改變 1定義定義 物體因?yàn)榘l(fā)生物體因?yàn)榘l(fā)生 而具有的能。而具有的能。 2影響彈性勢(shì)能的因素影響彈性勢(shì)能的因素 一個(gè)物體彈性勢(shì)能的大小，取決于一個(gè)物體彈性勢(shì)能的大小，取決于 的大小。的大小。Ep1Ep2減小減小增加增加彈性形變彈性形變

4、彈性形變彈性形變 3彈性勢(shì)能的改變彈性勢(shì)能的改變 物體彈性勢(shì)能的改變總是與彈力做功相對(duì)應(yīng)，即彈力物體彈性勢(shì)能的改變總是與彈力做功相對(duì)應(yīng)，即彈力對(duì)外做了多少功，就對(duì)外做了多少功，就 多少?gòu)椥詣?shì)能，如果克服彈力多少?gòu)椥詣?shì)能，如果克服彈力做了多少功，就會(huì)做了多少功，就會(huì) 多少?gòu)椥詣?shì)能。多少?gòu)椥詣?shì)能。 4勢(shì)能勢(shì)能 由物體間的相對(duì)位置決定的能，包括重力勢(shì)能和由物體間的相對(duì)位置決定的能，包括重力勢(shì)能和 。減少減少增加增加彈性勢(shì)能彈性勢(shì)能試身手試身手夯基礎(chǔ)夯基礎(chǔ) 1.如圖如圖221所示，重力均為所示，重力均為5 N的三個(gè)小的三個(gè)小 球球A、B、C分別放在三個(gè)不同位置上，若分別放在三個(gè)不同位置上，若 以地面為

5、零勢(shì)能參考平面，則物體以地面為零勢(shì)能參考平面，則物體A、B、 C的重力勢(shì)能分別為的重力勢(shì)能分別為_(kāi)、_、 _，若以桌面為零勢(shì)能參考平面，則，若以桌面為零勢(shì)能參考平面，則A、B、C的重的重 力勢(shì)能為力勢(shì)能為_(kāi)、_、_。圖圖221解析：解析：由于物體的重力勢(shì)能具有相對(duì)性，故只有在選定由于物體的重力勢(shì)能具有相對(duì)性，故只有在選定了零勢(shì)能參考平面之后，物體具有的重力勢(shì)能的大小以了零勢(shì)能參考平面之后，物體具有的重力勢(shì)能的大小以及正負(fù)才有意義，只要根據(jù)題中規(guī)定的零勢(shì)能參考平面及正負(fù)才有意義，只要根據(jù)題中規(guī)定的零勢(shì)能參考平面并運(yùn)用公式并運(yùn)用公式Epmgh計(jì)算即可。計(jì)算即可。對(duì)對(duì)A球：球：EpAmghAC5(1

6、.20.8) J10.0 J對(duì)對(duì)B球：球：EpBmghBC50.8 J4.0 J對(duì)對(duì)C球：球：EpCmghC50 J0 J以桌面為零勢(shì)能參考平面內(nèi)，由公式以桌面為零勢(shì)能參考平面內(nèi)，由公式Epmgh可得可得對(duì)對(duì)A球：球：EpAmghAB51.2 J6.0 J對(duì)對(duì)B球：球：EpBmghB50 J0 J對(duì)對(duì)C球：球：EpCmghCB5(0.8) J4.0 J答案：答案：10.0 J4.0 J0 J6.0 J0 J4.0 J2將質(zhì)量相等的鐵球和木球放在同一水平面上，將質(zhì)量相等的鐵球和木球放在同一水平面上，_重力勢(shì)能較大。重力勢(shì)能較大。解析：解析：質(zhì)量相等的鐵球和木球，由于木球密度小、重心質(zhì)量相等的鐵球

7、和木球，由于木球密度小、重心高，所以木球重力勢(shì)能大。高，所以木球重力勢(shì)能大。答案：答案：木球木球3.如圖如圖222所示，彈簧門依靠彈簧形所示，彈簧門依靠彈簧形 變后儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能可以自動(dòng)將打開(kāi)變后儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能可以自動(dòng)將打開(kāi) 的門關(guān)閉，當(dāng)將彈簧門打開(kāi)時(shí)，彈簧的門關(guān)閉，當(dāng)將彈簧門打開(kāi)時(shí)，彈簧 的彈力對(duì)外做的彈力對(duì)外做_功，彈性勢(shì)能功，彈性勢(shì)能 _；當(dāng)彈簧門關(guān)閉時(shí)，彈簧的；當(dāng)彈簧門關(guān)閉時(shí)，彈簧的 彈力對(duì)外做彈力對(duì)外做_功，彈性勢(shì)能功，彈性勢(shì)能_。 解析：解析：彈力做功等于彈性勢(shì)能變化的負(fù)值。彈力做功等于彈性勢(shì)能變化的負(fù)值。 答案：答案：負(fù)增大正減小負(fù)增大正減小圖圖222對(duì)重力勢(shì)能的正確理解對(duì)重力勢(shì)

8、能的正確理解 1重力勢(shì)能的正、負(fù)重力勢(shì)能的正、負(fù) 重力勢(shì)能是標(biāo)量，但重力勢(shì)能有正、重力勢(shì)能是標(biāo)量，但重力勢(shì)能有正、負(fù)，其正、負(fù)表示物體處在零勢(shì)能面的負(fù)，其正、負(fù)表示物體處在零勢(shì)能面的上方或下方，正負(fù)號(hào)還表示重力勢(shì)能的上方或下方，正負(fù)號(hào)還表示重力勢(shì)能的大小，如圖大小，如圖223所示。所示。 物體在物體在A、B、C三點(diǎn)重力勢(shì)能的正負(fù)如下表所示。三點(diǎn)重力勢(shì)能的正負(fù)如下表所示。圖圖223參考平面參考平面EpAEpBEpC地面地面正值正值正值正值零零桌面桌面正值正值零零負(fù)值負(fù)值A(chǔ)處平面處平面零零負(fù)值負(fù)值負(fù)值負(fù)值 2重力勢(shì)能的三個(gè)性質(zhì)重力勢(shì)能的三個(gè)性質(zhì) (1)重力勢(shì)能的相對(duì)性：重力勢(shì)能的相對(duì)性： 物體具有

9、的重力勢(shì)能物體具有的重力勢(shì)能Epmgh是相對(duì)于零勢(shì)能面的。對(duì)于是相對(duì)于零勢(shì)能面的。對(duì)于同一物體，選取不同的零勢(shì)能面，其重力勢(shì)能不同，即重力同一物體，選取不同的零勢(shì)能面，其重力勢(shì)能不同，即重力勢(shì)能的大小與零勢(shì)能面的選取有關(guān)。勢(shì)能的大小與零勢(shì)能面的選取有關(guān)。 (2)重力勢(shì)能變化量的絕對(duì)性：重力勢(shì)能變化量的絕對(duì)性： 當(dāng)一個(gè)物體由一個(gè)位置運(yùn)動(dòng)到另一個(gè)位置時(shí)，這兩個(gè)位當(dāng)一個(gè)物體由一個(gè)位置運(yùn)動(dòng)到另一個(gè)位置時(shí)，這兩個(gè)位置的高度雖然是相對(duì)的，但它們間的高度差是絕對(duì)的，與零置的高度雖然是相對(duì)的，但它們間的高度差是絕對(duì)的，與零勢(shì)能面的選取無(wú)關(guān)。因此物體在這兩個(gè)位置的重力勢(shì)能之差勢(shì)能面的選取無(wú)關(guān)。因此物體在這兩個(gè)位

10、置的重力勢(shì)能之差是一定的，與零勢(shì)能面的選取無(wú)關(guān)。是一定的，與零勢(shì)能面的選取無(wú)關(guān)。 (3)重力勢(shì)能的系統(tǒng)性：重力勢(shì)能的系統(tǒng)性： 物體的重力勢(shì)能，實(shí)際上是地球和物體組成的系統(tǒng)所共物體的重力勢(shì)能，實(shí)際上是地球和物體組成的系統(tǒng)所共有的，并非物體單獨(dú)所有。若地球和物體之間突然失去相互有的，并非物體單獨(dú)所有。若地球和物體之間突然失去相互作用力，被舉高的物體也就不再具有做功的本領(lǐng)，就沒(méi)有重作用力，被舉高的物體也就不再具有做功的本領(lǐng)，就沒(méi)有重力勢(shì)能，通常所說(shuō)的物體具有多少重力勢(shì)能，實(shí)際上是一種力勢(shì)能，通常所說(shuō)的物體具有多少重力勢(shì)能，實(shí)際上是一種簡(jiǎn)略的說(shuō)法而已。簡(jiǎn)略的說(shuō)法而已。 名師點(diǎn)睛名師點(diǎn)睛 (1)零勢(shì)能面

11、的選擇是任意的，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)以解決零勢(shì)能面的選擇是任意的，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)以解決問(wèn)題方便為原則選擇零勢(shì)能面。問(wèn)題方便為原則選擇零勢(shì)能面。 (2)如果在同一個(gè)問(wèn)題中涉及多個(gè)物體的重力勢(shì)能時(shí)，必如果在同一個(gè)問(wèn)題中涉及多個(gè)物體的重力勢(shì)能時(shí)，必須選取一個(gè)統(tǒng)一的參考平面。須選取一個(gè)統(tǒng)一的參考平面。 1.如圖如圖224所示，當(dāng)質(zhì)量為所示，當(dāng)質(zhì)量為m的物體分的物體分別處于別處于A、B和和C點(diǎn)時(shí)，它的重力勢(shì)能是多大？點(diǎn)時(shí)，它的重力勢(shì)能是多大？物體在物體在A點(diǎn)與點(diǎn)與B點(diǎn)，點(diǎn)，B點(diǎn)與點(diǎn)與C點(diǎn)，點(diǎn)，A點(diǎn)與點(diǎn)與C點(diǎn)的勢(shì)點(diǎn)的勢(shì)能差各是多少？設(shè)能差各是多少？設(shè)A點(diǎn)離地面高度為點(diǎn)離地面高度為h，B點(diǎn)在點(diǎn)在地面上，地面上

12、，C點(diǎn)在地面下深點(diǎn)在地面下深a的地方。的地方。圖圖224審題指導(dǎo)審題指導(dǎo) 解析解析(1)若選地面為參考平面，物體在若選地面為參考平面，物體在A、B、C三點(diǎn)的三點(diǎn)的重力勢(shì)能分別為重力勢(shì)能分別為EpAmgh，EpB0，EpCmga 各點(diǎn)間的勢(shì)能差分別為各點(diǎn)間的勢(shì)能差分別為 EpAEpBmgh，EpBEpCmag，EpAEpCmg(ha)。 (2)若選若選C點(diǎn)所在平面為參考平面，則點(diǎn)所在平面為參考平面，則 EpAmg(ha)，EpBmga，EpC0 各點(diǎn)間的勢(shì)能差分別為各點(diǎn)間的勢(shì)能差分別為 EpAEpBmgh，EpBEpCmga，EpAEpCmg(ha)。 (3)若選若選A點(diǎn)所在平面為參考平面，則點(diǎn)

13、所在平面為參考平面，則 EpA0，EpBmgh，EpCmg(ha) 各點(diǎn)間的勢(shì)能差分別為各點(diǎn)間的勢(shì)能差分別為 EpAEpBmgh，EpBEpCmga，EpAEpCmg(ha)。 答案答案見(jiàn)解析見(jiàn)解析 (1)重力勢(shì)能的計(jì)算公式重力勢(shì)能的計(jì)算公式Epmgh中，中，h表示物體距零勢(shì)表示物體距零勢(shì)能面的高度，因此求物體的重力勢(shì)能時(shí)，必須先確定零勢(shì)能面的高度，因此求物體的重力勢(shì)能時(shí)，必須先確定零勢(shì)能面的位置。能面的位置。 (2)重力勢(shì)能的變化與重力做功有關(guān)，與零勢(shì)能面的選重力勢(shì)能的變化與重力做功有關(guān)，與零勢(shì)能面的選取無(wú)關(guān)。取無(wú)關(guān)。重力做功與重力勢(shì)能的改變重力做功與重力勢(shì)能的改變 1重力做功的特點(diǎn)重力做功

14、的特點(diǎn) (1)重力做功重力做功Wmgh1mgh2mg(h1h2)，其中，其中(h1h2)為物體初末位置的高度差，說(shuō)明重力做功與路徑無(wú)關(guān)，只由為物體初末位置的高度差，說(shuō)明重力做功與路徑無(wú)關(guān)，只由起點(diǎn)和終點(diǎn)位置的高度差決定。起點(diǎn)和終點(diǎn)位置的高度差決定。 (2)重力做功的多少與物體是否受其他力無(wú)關(guān)，與物體的重力做功的多少與物體是否受其他力無(wú)關(guān)，與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。 2重力做功與重力勢(shì)能比較重力做功與重力勢(shì)能比較重力做功重力做功重力勢(shì)能重力勢(shì)能物理意義物理意義重力對(duì)物重力對(duì)物體做功體做功由于物體與地球的相互作用產(chǎn)生，由于物體與地球的相互作用產(chǎn)生，且由它們之間的相對(duì)位置決定的能且由它們之

15、間的相對(duì)位置決定的能表達(dá)式表達(dá)式WGmghEpmgh重力做功重力做功重力勢(shì)能重力勢(shì)能影響大小的因素影響大小的因素重力重力G和初、末位置的和初、末位置的高度差高度差h重力重力mg和相對(duì)參和相對(duì)參考面的高度考面的高度h特特點(diǎn)點(diǎn)只與初、末位只與初、末位置的高度差有置的高度差有關(guān)，與路徑及關(guān)，與路徑及參考平面的選參考平面的選擇無(wú)關(guān)擇無(wú)關(guān)與參考平面的選擇有與參考平面的選擇有關(guān)，同一位置的物體，關(guān)，同一位置的物體，選擇不同的參考平面，選擇不同的參考平面，其重力勢(shì)能的值不同其重力勢(shì)能的值不同只與初、末位置的只與初、末位置的高度差有關(guān)，與路高度差有關(guān)，與路徑及參考平面的選徑及參考平面的選擇無(wú)關(guān)擇無(wú)關(guān)過(guò)程量過(guò)程

16、量狀態(tài)量狀態(tài)量過(guò)程量過(guò)程量聯(lián)聯(lián)系系重力做功過(guò)程是重力勢(shì)能改變的過(guò)程，重力做正功，重力重力做功過(guò)程是重力勢(shì)能改變的過(guò)程，重力做正功，重力勢(shì)能減少，重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加，且重力做了多少勢(shì)能減少，重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加，且重力做了多少功，重力勢(shì)能就改變多少，即功，重力勢(shì)能就改變多少，即WGEp1Ep2Ep 2.如圖如圖225所示，金茂大廈是上海的所示，金茂大廈是上海的標(biāo)志性建筑之一，它的主體建筑包括地上標(biāo)志性建筑之一，它的主體建筑包括地上101層，地下層，地下3層，高層，高420.5 m，距地面，距地面341 m的第的第88層為國(guó)內(nèi)迄今最高的觀光層，環(huán)顧四周，層為國(guó)內(nèi)迄今最高的觀光層，環(huán)顧四周

17、，極目眺望，上海新貌盡收眼底。假如一質(zhì)量極目眺望，上海新貌盡收眼底。假如一質(zhì)量為為60 kg的游客在第的游客在第88層觀光層觀光(g取取10 m/s2)。 圖圖225 (1)求以地面為參考平面時(shí)游客的重力勢(shì)能；求以地面為參考平面時(shí)游客的重力勢(shì)能； (2)若游客乘電梯從地面上升到若游客乘電梯從地面上升到88層，重力做功與重力勢(shì)層，重力做功與重力勢(shì)能的變化各是多少？能的變化各是多少？ 思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥先確定零勢(shì)能面下物體的相對(duì)高度，再根據(jù)先確定零勢(shì)能面下物體的相對(duì)高度，再根據(jù)Epmgh及及WGEp1Ep2，求物體的重力勢(shì)能及變化量。，求物體的重力勢(shì)能及變化量。 解析解析(1)以地面為參考平面，游客

18、相對(duì)地面的高度為以地面為參考平面，游客相對(duì)地面的高度為341 m。 Epmgh6010341 J2.0105 J。 (2)游客上升過(guò)程中重力做負(fù)功，游客上升過(guò)程中重力做負(fù)功， WGmgh2.0105 J 由由EpEp2Ep12.0105 J 即重力勢(shì)能增加即重力勢(shì)能增加2.0105 J，或由重力做功與重力勢(shì)能的變，或由重力做功與重力勢(shì)能的變化關(guān)系可知重力做負(fù)功化關(guān)系可知重力做負(fù)功2.0105 J，重力勢(shì)能增加，重力勢(shì)能增加2.0105 J。 答案答案(1)2.0105 J(2)2.0105 J增加增加2.0105 J 重力勢(shì)能及重力勢(shì)能變化的求解方法：重力勢(shì)能及重力勢(shì)能變化的求解方法： (1)

19、根據(jù)重力勢(shì)能的定義求解：選取零勢(shì)能面，由根據(jù)重力勢(shì)能的定義求解：選取零勢(shì)能面，由Epmgh可求質(zhì)量為可求質(zhì)量為m的物體在離零勢(shì)能面的物體在離零勢(shì)能面h高度處的重力勢(shì)能。高度處的重力勢(shì)能。 (2)由重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系求解：由重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系求解： 由由WGEp1Ep2知知Ep2Ep1WG或或Ep1WGEp2 (3)由等效法求重力勢(shì)能的變化：重力勢(shì)能的變化與過(guò)由等效法求重力勢(shì)能的變化：重力勢(shì)能的變化與過(guò)程無(wú)關(guān)，只與初、末狀態(tài)有關(guān)。程無(wú)關(guān)，只與初、末狀態(tài)有關(guān)。EpmghEp2Ep1。 1重力勢(shì)能是標(biāo)量，其重力勢(shì)能是標(biāo)量，其“正、負(fù)正、負(fù)”表示物體具有重力勢(shì)表示物體具有重力勢(shì)能的大小，重力勢(shì)能是相對(duì)量，其具體值與選定的零勢(shì)能面能的大小，重力勢(shì)能是相對(duì)量，其具體值與選定的零勢(shì)能面有關(guān)。有關(guān)。 2重力勢(shì)能的變化只與重力做功有關(guān)，與其他力做功重力勢(shì)能的變化只與重力做功有關(guān)，與其他力做功無(wú)關(guān)。重力做多少正功，重力勢(shì)能就減少多少；重力做多少無(wú)關(guān)。重力做多少正功，重力勢(shì)能就減少多少；重力做多少負(fù)功，重力勢(shì)能就增加多少。負(fù)功，重力勢(shì)能就增加多少。 3彈性勢(shì)能和重力勢(shì)能類似，彈簧處于自然長(zhǎng)度時(shí)彈彈性勢(shì)能和重力勢(shì)能類似，彈簧處于自然長(zhǎng)度時(shí)彈性勢(shì)能最小，彈性勢(shì)能的變化由彈力做功決定，與其他力做性勢(shì)能最小，彈性勢(shì)能的變化由彈力做功決定，與其他力做功無(wú)關(guān)。功無(wú)關(guān)。