《《勢能的改變》課件（2）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《勢能的改變》課件（2）（23頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、1理解重力勢能的概念及其表達式。理解重力勢能的概念及其表達式。2知道重力做功的特點，理解其與重力勢知道重力做功的特點，理解其與重力勢 能變化之間的關(guān)系。能變化之間的關(guān)系。3了解彈性勢能的概念及影響因素。了解彈性勢能的概念及影響因素。讀教材讀教材填要點填要點 一、重力勢能一、重力勢能 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 物體的重力勢能的大小與物體的物體的重力勢能的大小與物體的 、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 ，符號為，符號為J。 3矢標(biāo)性矢標(biāo)性 重力勢能是標(biāo)量，只有重力勢能是標(biāo)量，只有 、沒有、沒有 。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能都任何物體在該平面上的重力勢能都 。 (2)物體位于參考平面以上時，重力勢能取物體位于參考平面以上時，重力勢能取 。 (3)物體位于參考平面以下時，重力勢能取物體位于參考平面以下時，重力勢能取 。 二、重力做功與重力勢能的變化二、重力做功與重力勢能的變化 1重力做功重力做功 (1)特點：重力做功與特點：重力做功與 無關(guān)，只與初、末位置的無關(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重力做功與重力勢能增量之間的關(guān)系重力做功與重力勢能增量之間的關(guān)系 (1)關(guān)系式：關(guān)系式：WG Ep。 (2)兩者關(guān)系：重力對物體做了多少功，物體的重力勢兩者關(guān)系：重力對物體做了多少功，物體的重力勢能就能就 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，物體的重力勢能就重力勢能就 多少。多少。 三、彈性勢能的改變?nèi)?、彈性勢能的改?1定義定義 物體因為發(fā)生物體因為發(fā)生 而具有的能。而具有的能。 2影響彈性勢能的因素影響彈性勢能的因素 一個物體彈性勢能的大小，取決于一個物體彈性勢能的大小，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彈性勢能的改變彈性勢能的改變 物體彈性勢能的改變總是與彈力做功相對應(yīng)，即彈力物體彈性勢能的改變總是與彈力做功相對應(yīng)，即彈力對外做了多少功，就對外做了多少功，就 多少彈性勢能，如果克服彈力多少彈性勢能，如果克服彈力做了多少功，就會做了多少功，就會 多少彈性勢能。多少彈性勢能。 4勢能勢能 由物體間的相對位置決定的能，包括重力勢能和由物體間的相對位置決定的能，包括重力勢能和 。減少減少增加增加彈性勢能彈性勢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的三個小的三個小 球球A、B、C分別放在三個不同位置上，若分別放在三個不同位置上，若 以地面為

5、零勢能參考平面，則物體以地面為零勢能參考平面，則物體A、B、 C的重力勢能分別為的重力勢能分別為_、_、 _，若以桌面為零勢能參考平面，則，若以桌面為零勢能參考平面，則A、B、C的重的重 力勢能為力勢能為_、_、_。圖圖221解析：解析：由于物體的重力勢能具有相對性，故只有在選定由于物體的重力勢能具有相對性，故只有在選定了零勢能參考平面之后，物體具有的重力勢能的大小以了零勢能參考平面之后，物體具有的重力勢能的大小以及正負(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)定的零勢能參考平面并運用公式并運用公式Epmgh計算即可。計算即可。對對A球：球：EpAmghAC5(1

6、.20.8) J10.0 J對對B球：球：EpBmghBC50.8 J4.0 J對對C球：球：EpCmghC50 J0 J以桌面為零勢能參考平面內(nèi)，由公式以桌面為零勢能參考平面內(nèi)，由公式Epmgh可得可得對對A球：球：EpAmghAB51.2 J6.0 J對對B球：球：EpBmghB50 J0 J對對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，_重力勢能較大。重力勢能較大。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，所以木球重力勢能大。高，所以木球重力勢能大。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 變后儲存的彈性勢能可以自動將打開變后儲存的彈性勢能可以自動將打開 的門關(guān)閉，當(dāng)將彈簧門打開時，彈簧的門關(guān)閉，當(dāng)將彈簧門打開時，彈簧 的彈力對外做的彈力對外做_功，彈性勢能功，彈性勢能 _；當(dāng)彈簧門關(guān)閉時，彈簧的；當(dāng)彈簧門關(guān)閉時，彈簧的 彈力對外做彈力對外做_功，彈性勢能功，彈性勢能_。 解析：解析：彈力做功等于彈性勢能變化的負(fù)值。彈力做功等于彈性勢能變化的負(fù)值。 答案：答案：負(fù)增大正減小負(fù)增大正減小圖圖222對重力勢能的正確理解對重力勢

8、能的正確理解 1重力勢能的正、負(fù)重力勢能的正、負(fù) 重力勢能是標(biāo)量，但重力勢能有正、重力勢能是標(biāo)量，但重力勢能有正、負(fù)，其正、負(fù)表示物體處在零勢能面的負(fù)，其正、負(fù)表示物體處在零勢能面的上方或下方，正負(fù)號還表示重力勢能的上方或下方，正負(fù)號還表示重力勢能的大小，如圖大小，如圖223所示。所示。 物體在物體在A、B、C三點重力勢能的正負(fù)如下表所示。三點重力勢能的正負(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重力勢能的三個性質(zhì)重力勢能的三個性質(zhì) (1)重力勢能的相對性：重力勢能的相對性： 物體具有

9、的重力勢能物體具有的重力勢能Epmgh是相對于零勢能面的。對于是相對于零勢能面的。對于同一物體，選取不同的零勢能面，其重力勢能不同，即重力同一物體，選取不同的零勢能面，其重力勢能不同，即重力勢能的大小與零勢能面的選取有關(guān)。勢能的大小與零勢能面的選取有關(guān)。 (2)重力勢能變化量的絕對性：重力勢能變化量的絕對性： 當(dāng)一個物體由一個位置運動到另一個位置時，這兩個位當(dāng)一個物體由一個位置運動到另一個位置時，這兩個位置的高度雖然是相對的，但它們間的高度差是絕對的，與零置的高度雖然是相對的，但它們間的高度差是絕對的，與零勢能面的選取無關(guān)。因此物體在這兩個位置的重力勢能之差勢能面的選取無關(guān)。因此物體在這兩個位

10、置的重力勢能之差是一定的，與零勢能面的選取無關(guān)。是一定的，與零勢能面的選取無關(guān)。 (3)重力勢能的系統(tǒng)性：重力勢能的系統(tǒng)性： 物體的重力勢能，實際上是地球和物體組成的系統(tǒng)所共物體的重力勢能，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。若地球和物體之間突然失去相互有的，并非物體單獨所有。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)，就沒有重力勢能，通常所說的物體具有多少重力勢能，實際上是一種力勢能，通常所說的物體具有多少重力勢能，實際上是一種簡略的說法而已。簡略的說法而已。 名師點睛名師點睛 (1)零勢能面

11、的選擇是任意的，在實際應(yīng)用中，應(yīng)以解決零勢能面的選擇是任意的，在實際應(yīng)用中，應(yīng)以解決問題方便為原則選擇零勢能面。問題方便為原則選擇零勢能面。 (2)如果在同一個問題中涉及多個物體的重力勢能時，必如果在同一個問題中涉及多個物體的重力勢能時，必須選取一個統(tǒng)一的參考平面。須選取一個統(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點時，它的重力勢能是多大？點時，它的重力勢能是多大？物體在物體在A點與點與B點，點，B點與點與C點，點，A點與點與C點的勢點的勢能差各是多少？設(shè)能差各是多少？設(shè)A點離地面高度為點離地面高度為h，B點在點在地面上，地面上

12、，C點在地面下深點在地面下深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三點的三點的重力勢能分別為重力勢能分別為EpAmgh，EpB0，EpCmga 各點間的勢能差分別為各點間的勢能差分別為 EpAEpBmgh，EpBEpCmag，EpAEpCmg(ha)。 (2)若選若選C點所在平面為參考平面，則點所在平面為參考平面，則 EpAmg(ha)，EpBmga，EpC0 各點間的勢能差分別為各點間的勢能差分別為 EpAEpBmgh，EpBEpCmga，EpAEpCmg(ha)。 (3)若選若選A點所在平面為參考平面，則點

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

14、的特點 (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，說明重力做功與路徑無關(guān)，只由為物體初末位置的高度差，說明重力做功與路徑無關(guān)，只由起點和終點位置的高度差決定。起點和終點位置的高度差決定。 (2)重力做功的多少與物體是否受其他力無關(guān)，與物體的重力做功的多少與物體是否受其他力無關(guān)，與物體的運動狀態(tài)無關(guān)。運動狀態(tài)無關(guān)。 2重力做功與重力勢能比較重力做功與重力勢能比較重力做功重力做功重力勢能重力勢能物理意義物理意義重力對物重力對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位置決定的能且由它們之

15、間的相對位置決定的能表達式表達式WGmghEpmgh重力做功重力做功重力勢能重力勢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和相對參和相對參考面的高度考面的高度h特特點點只與初、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關(guān)擇無關(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，其重力勢能的值不同其重力勢能的值不同只與初、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關(guān)擇無關(guān)過程量過程

16、量狀態(tài)量狀態(tài)量過程量過程量聯(lián)聯(lián)系系重力做功過程是重力勢能改變的過程，重力做正功，重力重力做功過程是重力勢能改變的過程，重力做正功，重力勢能減少，重力做負(fù)功，重力勢能增加，且重力做了多少勢能減少，重力做負(fù)功，重力勢能增加，且重力做了多少功，重力勢能就改變多少，即功，重力勢能就改變多少，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層為國內(nèi)迄今最高的觀光層，環(huán)顧四周，層為國內(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游客的重力勢能；求以地面為參考平面時游客的重力勢能； (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，重力做功與重力勢層，重力做功與重力勢能的變化各是多少？能的變化各是多少？ 思路點撥思路點撥先確定零勢能面下物體的相對高度，再根據(jù)先確定零勢能面下物體的相對高度，再根據(jù)Epmgh及及WGEp1Ep2，求物體的重力勢能及變化量。，求物體的重力勢能及變化量。 解析解析(1)以地面為參考平面，游客

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

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