2022-2023年粤教版(2019)新教材高中物理必修2 第4章机械能及其守恒定律第4节势能课件

第四章机械能及其守恒定律第四节势能1．特点：只跟物体运动的___________和__________有关,而跟物体运动的______无关．2．表达式：WG＝________＝__________,其中h1、h2分别表示物体起点和终点的高度．重力做的功初、末位置物体质量路径mgΔhmg(h1－h2)将一个物体由A移至B,重力做功 (

)A．与运动过程中是否存在阻力有关B．与物体沿直线或曲线运动有关C．与物体是做加速、减速或匀速运动有关D．与物体初、末位置高度差有关【答案】D【解析】将物体由A移至B,重力做功只与物体初、末位置高度差有关,A、B、C错误,D正确．1．定义：物体所受的________与物体所在________的乘积叫作物体的重力势能．2．表达式：Ep＝________.3．单位：______,与功的单位相同．重力势能是______(选填“标量”或“矢量”)．重力势能的相对性重力高度mgh焦耳标量4．重力做功与重力势能变化的关系(1)表达式：WG＝Ep1－Ep2＝－ΔEp.(2)两种情况：①当物体从高处运动到低处时,重力做________,重力势能________,即WG＞0,Ep1＞Ep2.②当物体由低处运动到高处时,重力做负功,________________,即WG＜0,Ep1＜Ep2.重力做负功也叫作______________．正功减小重力势能增大克服重力做功5．重力势能的相对性(1)参考平面：物体的重力势能总是相对于某一________来说的,在参考平面上,物体的重力势能取作________．(2)相对性：选择不同的参考平面,物体重力势能的数值________(选填“相同”或“不同”)．(3)正负的含义：参考平面上方物体的重力势能是________,参考平面下方物体的重力势能是________．(4)两定点的重力势能差不随参考平面的改变而发生变化．水平面0不同正值负值如图所示,A点和B点到参考平面的高度都是h.则将质量为m的质点放在A处和放在B处的重力势能各是多少？【答案】A处：EpA＝mgh

B处：EpB＝－mgh1．定义：发生弹性形变的物体的各部分之间,由于有________的相互作用而具有的势能．2．决定因素：弹性势能的大小决定于弹簧被________或________的长度,还和弹簧的__________有关．弹性势能弹力拉伸压缩劲度系数判断正误．(1)发生弹性形变的物体不一定具有弹性势能． (

)(2)弹簧弹力做正功时,弹性势能增加． (

)【答案】(1)×

(2)×如图所示,将质量为m的物块从A移到B,可以有以下不同路径,分别求出沿不同路径移动物体时重力做的功．(1)沿着AOB路径①移动．(2)沿着直线AB路径②移动．(3)沿着任意曲线ACB路径③移动．重力做功的特点【答案】(1)AO段重力做的功W1＝mgh,OB段重力的功W2＝0,故整个过程重力做的功W＝mgh.(2)设AB长为l,则重力的功W＝mglcos(90˚－α)＝mglsinα＝mgh.(3)把整个路径分成很多段,每一段均可看作倾斜的直线．设每段小斜线的高度差分别为Δh1、Δh2、Δh3…物体通过每一小段重力做的功分别为mgΔh1、mgΔh2、mgΔh3…整个过程中重力做的功W＝mgΔh1＋mgΔh2＋mgΔh3＋…＝mgh.精练1

在高处的某一点将三个质量相同的小球以相同的速率v0分别上抛、平抛、斜抛,那么以下说法正确的是 (

)A．从抛出到落地过程中,重力对它们所做的功都相等B．因物体的轨迹不同,重力做功不相等C．从抛出到落地过程中,重力对它们做功的平均功率都相等D．如果考虑空气阻力,则从抛出到落地过程中,重力做功不相等【答案】A【解析】由于重力做功与路径无关,只与初、末位置高度差有关,三个小球初、末位置的高度差相同,所以重力做功都相等,A正确,B、D错误；三个小球在空中运动时间不一样,所以平均功率不相等,C错误．变式1如图所示,足球从草皮上的①位置被踢出后落到草皮上③位置,空中到达的最高点为②位置,则 (

)A．②位置足球动能等于0B．①位置到③位置的过程只有重力做功C．①位置到②位置的过程无阻力D．②位置到③位置的过程重力做正功【答案】D【解析】由题图可知,小球由②位置到③位置过程中具有水平位移,则说明小球在②位置存在速度,A错误；①位置到②位置的水平位移大于②位置到③位置的水平位移,则说明小球受到的阻力做功,B错误；由题图可见上升和下降轨迹不对称,故一定存在阻力,C错误；②位置到③位置的过程足球动能的变大,重力做正功,D正确．(1)重力做功与路径无关,只与初末位置的高度差有关．(2)重力做功与有无其他力的存在也无关．如图所示,运动员在进行蹦床比赛．假设运动员质量为m.床面到地面的高度为h.运动员蹦起后离床面的高度为H.思考以下问题：重力势能的相对性(1)以地面为参考平面．运动员跳起后在最高点的重力势能是多少？(2)以床面为参考平面,运动员跳起后在最高点的重力势能是多少？(3)以运动员跳起后重心的最高点为参考平面,运动员跳起后又落到蹦床上时,重力势能是正值还是负值？【答案】(1)mg(H＋h)．(2)mgH.(3)运动员落到蹦床上,重心在参考平面以下,重力势能为负值．精练2

如图所示,桌面距地面0.8m,一物体质量为2kg,放在距桌面0.4m高的支架上(图上未画出)．(g取10m/s2)(1)以地面为参考平面,计算物体具有的重力势能,并计算物体由支架下落到桌面的过程中,重力势能变化了多少？(2)以桌面为参考平面,计算物体具有的重力势能,并计算物体由支架下落到桌面的过程中,重力势能变化了多少？【答案】(1)24J减少了8J

(2)8J减少了8J【解析】(1)以地面为参考平面,物体的高度h1＝(0.4＋0.8)m＝1.2m,因而物体具有的重力势能Ep1＝mgh1＝2×10×1.2J＝24J.物体落至桌面时,重力势能Ep2＝mgh2＝2×10×0.8J＝16J.物体重力势能的变化量ΔEp＝Ep2－Ep1＝16J－24J＝－8J,即重力势能减少了8J.(2)以桌面为参考平面,物体距参考平面的高度h1′＝0.4m,因而物体具有的重力势能Ep1′＝mgh1′＝2×10×0.4J＝8J.物体落至桌面时,重力势能Ep2′＝0,物体重力势能的变化量ΔEp′＝Ep2′－Ep1′＝－8J,即重力势能减少了8J.变式2

(多选)下列关于重力势能的说法正确的是 (

)A．物体的重力势能是属于物体和地球所共有的,离开地球,单独一个物体谈不上存在重力势能B．重力对物体做正功,物体的重力势能就会增加C．质量为m的物体距离地面高度为h,其具有的重力势能一定为mghD．物体重力势能的改变量只与物体始末位置的高度差有关【答案】AD【解析】重力势能是物体和地球共有的,而不是物体单独具有的,离开地球物体将不再具有重力势能,故A正确；重力对物体做正功,物体的重力势能就会减小,故B错误；重力势能的大小取决于零势能面的选择,若选择物体位置处为零势能面,则重力势能为零,故C错误；物体重力势能的改变只与物体始、末位置的高度差有关,故D正确．(1)物体的重力势能的大小是相对的,其数值与参考平面的选取有关．(2)重力势能的变化是绝对的,与参考平面的选取无关,其变化量仅由重力对物体做功的多少来决定．如图所示,取两根劲度系数不同的弹簧和一个轻质小球．探究影响物体弹性势能大小的因素(1)分别用大小不同的力把小球压在同一根弹簧上,使同一根弹簧产生不同的形变,迅速放开手,使小球反弹,比较小球所能到达的最大高度．(2)将同一个小球依次放在劲度系数不同的弹簧上,使不同的弹簧产生相同大小的形变,迅速放手,使小球反弹,比较小球所能到达的最大高度．精练3宋代诗人苏轼的名句“会挽雕弓如满月,西北望,射天狼”中蕴含了一些物理知识．关于拉弓过程,下列说法正确的是 (

)A．弓的弹性形变越大,弹性势能就越大B．弓的弹性形变越大,弹性势能就越小C．人对弓的作用力越大,弓的弹性形变越小D．人对弓的作用力越大,弹性势能就越小【答案】A【解析】弹性势能的大小与弹簧的形变量有关,则弓的弹性形变越大,弹性势能就越大,故A正确,B错误；根据胡克定律,人对弓的作用力越大,弓的弹性形变越大,弹性势能就越大,故C、D错误．变式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,k越大的弹簧,它的弹性势能越大D．弹性势能是弹簧和使它发生形变的物体所共有的【答案】C【解析】当弹簧变长时,它的弹性势能不一定增大,若弹簧原本处于压缩状态时,弹簧的弹性势能减小,故A错误；若原本处于压缩状态,弹簧变短时,弹簧的弹性势能增大,故B错误；在拉伸长度相同时,k越大的弹簧弹力越大,克服做功越多,它的弹性势能越大,故C正确；弹性势能是弹簧具有的,与使它发生形变的物体无关,故D错误．科学思维——绳、链条等物体的重力势能问题1．重力势能的计算式是Ep＝mgh,式中h是物体重心相对参考平面的高度．2．求解绳、链类物体的重力势能时,重心位置的确定是关键．粗细均匀、质量分布均匀的长直绳子或链条,其重心在全长的一半处．3．两种情况下重力势能的求解：(1)当绳子、链条呈直线状(水平、竖直或倾斜)放置时,Ep＝mgh中的h表示重心相对参考平面的高度．(2)当绳子、链条不以直线状(如折线状)放置时,应当分段(使其每段都是直线状)表示重力势能再求和．【答案】见解析1．如图所示,某物块分别沿三条不同的轨道由离地面高h的A点滑到同一水平面上,轨道1、2是光滑的,轨道3是粗糙的,则 (

)A．沿轨道1滑下重力做的功多B．沿轨道2滑下重力做的功多C．沿轨道3滑下重力做的功多D．沿三条轨道滑下重力做的功一样多【答案】D【解析】重力做功与路径无关,取决于初、末位置高度差h,故D正确．2．质量为m的小球,从离桌面H高处由静止下落,桌面离地面的高度为h,如图所示．若以桌面为参考平面,则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

(

)A．mgh,减少mg(H－h)B．mgh,增加mg(H＋h)C．－mgh,增加mg(H－h)D．－mgh,减少mg(H＋h)【答案】D【解析】重力势能的大小与参考平面的选取有关,小球落地时,在参考平面以下,其重力势能为负值,即Ep＝－mgh.小球下落过程中,重力做的功为mg(H＋h),所以重力势能减少mg(H＋h)．故D正确．3．如图所示,一轻弹簧一端固定于O点,另一端系一重物,将重物从与悬点O在同一水平面且使弹簧保持原长的A点静止释放,让它自由摆下,不计空气阻力,在重物由A点摆向最低点B的过程中 (

)A．重力做正功,弹力不做功B．重力做正功,弹力做正功,弹性势能增加C．若用与弹簧原长相等的细绳代替弹簧后,重力做正功,弹力做负功D．若用与