物理教科必修2第4章第三节

1、必修必修2 2 第四章第三节第四章第三节势势 能能课标定位课标定位应用：应用：1.会用重力势能的定义进行计算会用重力势能的定义进行计算2重心位置的变动及总功计算重心位置的变动及总功计算理解：理解：1.重力做功与重力势能变化的关系重力做功与重力势能变化的关系2重力势能的相对性重力势能的相对性3弹力做功与弹性势能变化的关系弹力做功与弹性势能变化的关系认识：认识：1.重力势能及其相对性重力势能及其相对性2弹性势能的概念及相关因素弹性势能的概念及相关因素3势能是系统所共有的势能是系统所共有的物体竖直下落物体竖直下落 从从 A A 到到 B BAhBh1h2WG=mgh =mg(h1h2) =mgh1m

2、gh2 一、重力势能一、重力势能1 1定义：物体由于定义：物体由于_而具有而具有的能量的能量2 2重力的功与路径的关系重力的功与路径的关系位于高处位于高处物体沿斜线运动物体沿斜线运动 从从 A A 到到 C CAChLh1h2WG=mgLcos =mgh =mg(h1h2) =mgh1mgh2物体沿曲线运动物体沿曲线运动 从从 A A 到到 C Ch1h2h3ACh2h1hAh 1L L)(321hhhmgmgh21mghmgh 321WWWW321hmghmghmgW11coshmgmglW重力做功的特点: 重力做功与物体运动的路径无关，只跟它的起点和终点的位置（高度）有关，即重力做功数值等

3、于重力与高度差的乘积。WG = mgh1 - mgh2即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)2.将一个物体由将一个物体由A移到移到B，重力做功，重力做功()A与运动过程中是否存在阻力有关与运动过程中是否存在阻力有关B沿长度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力沿长度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功多做的功多C沿坡度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力沿坡度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功少做的功少D上述几种情况重力做功同样多上述几种情况重力做功同样多答案：答案：D3.重力势能(1)物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积。(2)在国际单位制中的单位：焦耳(J) (3)重

4、力势能是标量，状态量。(4)重力势能的变化 EP=mgh2-mgh1 Ep=mgh（5）重力做功与重力势能变化关系如果重力做正功，重力势能减少，减少的重力势能等于重力对物体做的功。如果重力做负功，重力势能增加，增加的重力势能等于物体克服重力做的功。12GPPPWEEE （6）重力势能的相对性高度的相对性决定了重力势能的相对性。 计算重力势能之前需要先选定参考平面。 （在参考平面，物体的重力势能为零。参考平面 的选取是任意的，一般选地面为参考平面 ） 在参考平面下方的物体的高度是负值，重力势能也是负值。 在参考平面上方的物体的高度是正值，重力势能也是正值；17因为因为Epmgh，高度，高度h的相

5、对性决定了重力势能的相对性决定了重力势能具有相对性，例如计算放在桌子上的物体具有多具有相对性，例如计算放在桌子上的物体具有多大的重力势能时，可能有不同的结果如图大的重力势能时，可能有不同的结果如图431所示，所示，图图431若选择桌面为参考面，物体若选择桌面为参考面，物体的重力势能为零，选择地面的重力势能为零，选择地面为参考面，物体的重力势能为参考面，物体的重力势能为正值，选择桌面上方的某为正值，选择桌面上方的某一高度为参考面，物体的重一高度为参考面，物体的重力势能为负值力势能为负值特别提醒：特别提醒：（1）Epmgh，h表示物体重心相对表示物体重心相对参考面的高度，物体在参考面上方，参考面的

6、高度，物体在参考面上方，h0在参考在参考面下方，面下方，h0，表示，表示重力势能增加，重力势能增加，Ep0表示重力势能减少表示重力势能减少变式训练变式训练1如图如图435所示，质量为所示，质量为m的小球，的小球，从离桌面从离桌面H高处由静止下落，桌面离地高度为高处由静止下落，桌面离地高度为h.若若以桌面为参考平面，那么小球落地时的重力势能以桌面为参考平面，那么小球落地时的重力势能及整个过程中重力势能的变化分别是及整个过程中重力势能的变化分别是()图图435Amgh减少减少mg(Hh)Bmgh减少减少mg(Hh)Cmgh减少减少mg(Hh)Dmgh减少减少mg(Hh)解析：解析：选选D.以桌面为

7、参考平面，落地时物体的重以桌面为参考平面，落地时物体的重力势能为力势能为mgh，初状态重力势能为，初状态重力势能为mgH，即重，即重力势能的变化力势能的变化EpmghmgHmg(Hh)所以重力势能减少了所以重力势能减少了mg(Hh)D正确正确类型二重力做功与重力势能的变化重力做功与重力势能的变化【思路点拨思路点拨】已知物体运动的加速度，可由牛已知物体运动的加速度，可由牛顿第二定律求出对物体的拉力，再由功的定义即顿第二定律求出对物体的拉力，再由功的定义即可求出各个力的功重力势能的变化可由重力做可求出各个力的功重力势能的变化可由重力做功来求得，也可由重力势能的定义求得功来求得，也可由重力势能的定义

8、求得【方法总结】从本题可以看出，重力做功跟物体的运动状态无关判断物体的重力势能如何变化时，应根据重力做功还是克服重力做功来判断，如果重力对物体做功，重力势能减少；物体克服重力做功时，重力势能增加变式训练变式训练2如图如图436所示，在水平地面上平所示，在水平地面上平铺铺n块砖，每块砖的质量为块砖，每块砖的质量为m，厚度为，厚度为h，如将砖，如将砖一块一块地叠放起来，至少需要克服重力做多少一块一块地叠放起来，至少需要克服重力做多少功？功？解析：解析：取取n块砖的整体为研究对象，如题图所示，块砖的整体为研究对象，如题图所示，叠放起来后整体重心距地面叠放起来后整体重心距地面0.5nh，原来距地面，原

9、来距地面0.5h，故有：，故有：WEpnmg0.5nhnmg0.5h0.5n(n1)mgh.答案：答案：0.5n(n1)mgh图图436类型三弹性势能与重力势能的关系弹性势能与重力势能的关系如图如图437所示，质量为所示，质量为m的物体静止在的物体静止在地面上，物体上面连着一个轻弹簧，用手拉住弹地面上，物体上面连着一个轻弹簧，用手拉住弹簧上端上移簧上端上移H，将物体缓缓提高，将物体缓缓提高h，拉力，拉力F做功做功WF，不计弹簧的质量，则下列说法正确的是不计弹簧的质量，则下列说法正确的是()图图437A重力做功重力做功mgh，重力势能减少，重力势能减少mghB弹力做功弹力做功WF，弹性势能增加，

10、弹性势能增加WFC重力势能增加重力势能增加mgh，弹性势能增，弹性势能增加加FHD重力势能增加重力势能增加mgh，弹性势能增，弹性势能增加加WFmgh【精讲精析精讲精析】可将整个过程分为两个阶段：一可将整个过程分为两个阶段：一是弹簧伸长到是弹簧伸长到m刚要离开地面阶段，拉力克服弹刚要离开地面阶段，拉力克服弹力做功力做功WF1W弹弹，等于弹性势能的增加，二是，等于弹性势能的增加，二是弹簧长度不变，物体上升弹簧长度不变，物体上升h，拉力克服重力做功，拉力克服重力做功WF2WGmgh，等于重力势能的增加，又由，等于重力势能的增加，又由WF1WF2WF可知可知A、B、C错，错，D对对 【答案答案】D【

11、方法总结方法总结】判断弹簧的弹性势能是否发生变判断弹簧的弹性势能是否发生变化的标志是弹簧的长度是否发生变化，该题过程化的标志是弹簧的长度是否发生变化，该题过程一中弹簧伸长，弹性势能增加，过程二中弹簧长一中弹簧伸长，弹性势能增加，过程二中弹簧长度不变，故弹性势能不变度不变，故弹性势能不变变式训练变式训练3如图如图438所示，小明玩蹦蹦杆，在小明将蹦蹦所示，小明玩蹦蹦杆，在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，小明的重力势能、杆中的弹簧向下压缩的过程中，小明的重力势能、弹簧的弹性势能的变化是弹簧的弹性势能的变化是()图图438A重力势能减少，弹性势能增大重力势能减少，弹性势能增大B重力势能增大，弹

12、性势能减少重力势能增大，弹性势能减少C重力势能减少，弹性势能减少重力势能减少，弹性势能减少D重力势能不变，弹性势能增大重力势能不变，弹性势能增大解析：解析：选选A.弹簧向下压缩的过程中，弹簧压缩量弹簧向下压缩的过程中，弹簧压缩量增大，弹性势能增加；下降中，重力做正功，重增大，弹性势能增加；下降中，重力做正功，重力势能减少力势能减少课堂小结课堂小结一、重力势能一、重力势能1定义：物体由于定义：物体由于_而具有的能而具有的能量量2重力的功重力的功(1)特点：跟物体运动的路径特点：跟物体运动的路径_，仅由物体，仅由物体的的_和和_两个位置的高度决定两个位置的高度决定(2)表达式：表达式：_，其中，其

13、中h1、h2分分别表示物体的始、末位置的高度别表示物体的始、末位置的高度3大小：等于物体受到的大小：等于物体受到的_和它的和它的_的乘积的乘积位于高处位于高处无关无关质量质量初末初末WGmgh1mgh2重力重力高度高度4表达式：表达式：_.5单位：单位：_，与功的单位相同，与功的单位相同6重力势能具有相对性，它总是相对于选定的重力势能具有相对性，它总是相对于选定的_而言的而言的(该平面称为零势面该平面称为零势面)，但，但物体在两个不同位置之间势能的差值是确定的，物体在两个不同位置之间势能的差值是确定的，与参考平面无关与参考平面无关Epmgh焦耳焦耳参考平面参考平面重力做功与重力势能的区别与联系

14、重力做功与重力势能的区别与联系概念概念比较项目比较项目重力做功重力做功重力势能重力势能物理意义物理意义重力对物体重力对物体做功做功由物体与地球的相互由物体与地球的相互作用力和它们之间的作用力和它们之间的相对位置决定的能相对位置决定的能表达式表达式WGGhmghEpmgh影响大小影响大小的因素的因素重力重力mg和和初末位置的初末位置的高度差高度差h重力重力mg和某一位置和某一位置的高度的高度h概念概念比较项目比较项目重力做功重力做功重力势能重力势能特点特点只与初、末位置只与初、末位置的高度差有关，的高度差有关，与路径及参考平与路径及参考平面的选择无关面的选择无关与参考平面的选与参考平面的选择有关，同一位择有关，同一位置的物体，选择置的物体，选择不同的参考平面不同的参考平面会有不同值会有不同值过程量过程量状态量状态量联系联系重力做功过程是重力势能改变的过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，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，重力势能就改变多力做了多少功，