2025春《三维设计 物理 必修 第二册 (配粤教版)》配套课件第四节　势能.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2024-10-10,#,第四节势能,核,心素养点击,1,填一填,(1),重力做的功功的大小：,W,G,做功的特点：物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和终点的位,置,，,而跟物体运动的路,径,mg,h,有关,无关,(2),重力势能大小：,E,p,单位：在国际单位制中，重力势能的单位,是,，,符号,为,重力做功与重力势能及其变化的关系,W,G,E,p,即：重力做正功，重力势,能,；,重力做负功，重力势,能,重力势能的相对性a,物体的重力势能总是相对于某,一,来,说的，这,个,叫,作参考平面在参考平面上，物体的重力势能取为,0,b,选择不同的参考平面，物体重力势能的数值,是,的,c,对选定的参考平面而言，上方物体的重力势能是正值，下方物体的重力势能是负值；重力势能的正负表示大小,mgh,焦耳,J,E,p1,E,p2,减少,增加,水平面,水平面,不同,2,判一判,(1),同一物体在不同高度时，重力势能不同,),(2),重力做功与物体的位移有关,),(3),重力做功,W,G,20 J,时，物体的重力势能减小,20 J,。

),(4),只要有重力做功，重力势能就一定增加,),3,想一想,如图所示，幼儿园小朋友们正在兴高采烈地玩滑梯1),小朋友在滑梯最高点时的重力势能一定为正值吗？在地面上时的重力势能一定为零吗？,提示：,不一定不一定,(2),小朋友沿滑梯下滑时，重力势能怎么变化？小朋友从最高点滑落到地面过程中重力势能的变化与零势能参考平面的选取有关吗？,提示：,减小无,关,1,填一填,(1),定义物体因为发,生,而,具有的能量2),影响弹性势能的因素一个物体,的,越,大，具有的弹性势能也就越大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),势能与,物,体的相对位置有关的能量，包括重力势能和弹性势能,弹性形变,弹性形变,弹性势能,弹性势能,相互作用,2,判一判,(1),对于弹性势能，一般地，物体的弹性形变量越大，弹性势能越大,),(2),弹力做了多少功就有多少弹性势能发生变化,),(3),弹簧弹力做正功过程，是弹簧恢复原长的过程，弹性势能减少,),3,想一想,弹弓是一种兵器，也是一种儿童玩具它是由两根橡皮,筋,和,一个木叉制成的如图所示，拉伸橡皮筋，可以把,“,子,弹,”,射出去。

拉伸的橡皮筋为什么可以把,“,子弹,”,射出,去？,提示：,拉伸的橡皮筋具有弹性势能,图甲所示为黄果树瀑布的美景，图乙所示为我国的三峡大坝水电站的泄洪图，图丙所示为我国的跳水世界冠军比赛中的情景结合上述情景思考以下问题：,(1),瀑布和水电站的水从高处流下，水的重力势能怎样变化？是不是水的落差越大，水的重力势能就越大？,提示：,瀑布和水电站的水从高处流下，水的重力势能减小重力势能具有相对性，水的落差越大，水的重力势能变化越大，但重力势能不一定大2),跳水运动员先高高跃起再落入水中，怎样比较运动员在不同位置重力势能的大小？重力势能的大小与哪些因素有关？,提示：,选择相同的零势能面，比较运动员在不同位置重力势能的大小重力势能的大小与质量及相对于零势能面的高度有关重难释解,1,重力势能的理,解,状态量,重力势能是状态量，与物体所处的位置,(,或时刻,),相对应,标矢性,重力势能是标量，只有大小，没有方向，但有正负正值表示物体处于参考平面上方，负值表示物体处于参考平面下方,相对性,重力势能,E,p,mgh,，高度,h,的相对性决定了重力势能具有相对性重力势能的大小与参考平面的选取有关,系统性,重力是地球对物体吸引而产生的，所以重力势能是物体和地球这个系统共同具有的，平时所说的,“,物体的重力势能,”,只是一种简化的说法,2.,重力势能变化量的绝对性,物体在两个高度不同的位置时，由于高度差一定，重力势能之差也是一定的，即物体的重力势能的变化量与参考平面的选取无关。

如图所示，质量为,m,的小球，从离桌面,H,高处由静止下落，桌面离地高,度,为,h,若以桌面为参考平面，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量分别,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,),解析,：,以,桌面为参考平面，落地时小球的重力势能为,mgh,，初状态重力势能为,mgH,，即重力势能的变化量,E,p,mgh,mgH,mg,(,H,h,),，所以重力势能减少了,mg,(,H,h,),，,D,正确,答案：,D,在上述典例中：,(1),若选地面为参考平面，小球落地时的重力势能及整个过程中重力势能的变化量如何？,(2),若选释放点所在平面为参考平面，小球落地时的重力势能及整个过程中重力势能的变化量如何？,(3),比较以上的结果，你能得出什么结论,？,解析：,(1),若选地面为参考平面，落地时重力势能为,0,，整个过程中重力势能减少,mg,(,H,h,),2),若选释放点所在平面为参考平面，落地时重力势能为,mg,(,H,h,),，整个过程中重力势能减少,mg,(,H,h,),。

3),根据以上的结果可知，重力势能具有相对性，但重力势能的变化量具有绝对性，与参考平面的选取无关答案：,见解析,确定重力势能的方法,(1),重力势能是相对的，先确定参考平面，再确定重力势能2),物体在参考平面以上，重力势能为正值；物体在参考平面以下，重力势能为负值,素养训练,1,下列关于重力势能的说法正确的,是,(,),A,物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定,B,物体与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大,C,一个物体的重力势能从,5 J,变化到,3 J,，重力势能增加了,D,地面上的物体的重力势能一定等于,零,解析,：,物,体的重力势能与参考平面有关，同一物体在同一位置相对不同的参考平面的重力势能不同，,A,错误；物体在零势能面以上，距零势能面的距离越大，重力势能越大，物体在零势能面以下，距零势能面的距离越大，重力势能越小，,B,错误；重力势能中的正、负号表示大小，,5 J,的重力势能小于,3 J,的重力势能，,C,正确；只有选地面为零势能面时，地面上的物体的重力势能才为零，否则不为零，,D,错误,答案：,C,2,两个质量相等的实心铁球与实心木球，将它们放在同一水平地面上，下列结论正确的,是,(,),A,铁球的重力势能大于木球的重力势能,B,铁球的重力势能等于木球的重力势能,C,铁球的重力势能小于木球的重力势能,D,木球的重力势能不会大于铁球的重力势能,解析,：,因,为铁球和木球的密度不同，所以，质量相等的实心铁球和实心木球，木球的体积较大，放在同一水平地面上时，木球的重心高，因此，木球的重力势能大于铁球的重力势能，选项,C,正确,。

答案：,C,3.,如图所示，水平桌面距地面的高度为,0.8 m,，一物体,(,可看成质点,),质量为,2 kg,，放在桌面上方,0.4 m,的支架上，则：,(,g,取,10 m/s,2,),(1),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地面过程中重力势能的减少量；,(2),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地面过程中重力势能的减少量；,(3),比较以上计算结果，说明什么问题？,解析：,(1),以桌面为参考平面，物体距参考平面的高度为,h,1,0.4 m,，因而物体具有的重力势能为,E,p1,mgh,1,2,10,0.4 J,8 J,物体落至地面时，物体的重力势能为,E,p2,mgh,2,2,10,(,0.8)J,16 J,因此物体在此过程中重力势能的减少量为,E,p,E,p1,E,p2,8 J,(,16)J,24 J,2),以地面为参考平面，物体距参考平面的高度为,h,1,(0.4,0.8)m,1.2 m,，因而物体具有的重力势能为,E,p1,mgh,1,2,10,1.2 J,24 J,物体落至地面时，物体的重力势能为,E,p2,0,在此过程中，物体重力势能的减少量为,E,p,E,p1,E,p2,24 J,0,24 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，而重力势能的变化量是绝对的，它与参考平面的选取无关,答案：,(1)8 J,24 J,(2)24 J,24 J,(3),见解析,如图所示，游客们正在进行水上滑梯娱乐活动：,(,1),游客从最高点滑落到水面的过程中重力做正功还是负功？重力势能是增加还是减少？,提示：,游客沿滑梯滑下的过程中重力做正功，重力势能减少2),游客从水面爬上滑梯最高点的过程中重力做正功还是负功？重力势能是增加还是减少？,提示：,游客从水面爬上滑梯最高点的过程中重力做负功，重力势能增加,重难释解,1,重力做功与重力势能的比,较,项目,重力做功,重力势能,物理意义,重力对物体做功,由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,mg,和初、末位置的高度差,h,重力,mg,和相对参考平面的高度,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,2.,重力做功与重力势能变化的关系,(1),关系：,W,G,E,p1,E,p2,E,p,。

2),意义：,重力做功的过程就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,在离地面,80 m,处无初速度地释放一小球，小球质量为,m,200 g,，不计,空,气,阻力，,g,取,10 m/s,2,，取释放点所在水平面为参考平面求：,(1),在第,2 s,末小球的重力势能；,(2),在第,3 s,内重力所做的功和重力势能的变化,1),重力势能的大小与零势能面的选取有关2),重力做功、重力势能的变化量与零势能面的选取无关3),计算重力做功、重力势能、重力势能的变化量时要注意区别其正、负,素养训练,1,.,袋,鼠跳是一项很有趣的运动如图所示，两位同学参加,袋,鼠,跳游戏，他们起跳后向上上升到一定高度后再落回地面,，,下,列说法正确的,是,(,),A,两位同学的重力势能始终大于零,B,该情境中只能选择水平地面为零势能面,C,两位同学上升过程中克服自身重力做功，重力势能增加,D,两位同学下落过程中自身重力做正功，重力势能增加,解,析,：,两,位同学的重力势能是否始终大于零取决于所选的零势能面，而零势能面的选择是任意的，不一定要选择水平地面，,A,、,B,错误；两位同学上升过程中克服自身重力做功，重力势能增加，两位同学下落过程中自身重力做正功，重力势能减少，,C,正确，,D,错误。

答案,：,C,2.,如图所示，静止的小球沿不同的轨道由同一位置滑到水平桌面上，轨道高度为,h,，桌面距地面高为,H,，小球质量为,m,，则以下说法正确的,是,(,),A,小球沿竖直轨道下滑到桌面上的过程，重力做功最少,B,小球沿曲线轨道下滑到桌面上的过程，重力做功最多,C,以桌面为参考平面，小球的重力势能的减少量为,mgh,D,以地面为参考平面，小球的重力势能的减少量为,mg,(,H,h,),解析,：,静,止的小球沿不同的轨道由同一位置滑到水平桌面上，由于高度差相同，所以重力做功相同，故,A,、,B,错误；重力势能的变化量与参考平面的选取无关，重力做的正功等于重力势能的减少量，重力做功为,mgh,，则重力势能的减少量为,mgh,，故,C,正确，,。