高一物理《第四章第3節(jié)勢能》課件.ppt

理解教材新知 把握熱點考向 應用創(chuàng)新演練 第3節(jié) 知識點一 知識點二 考向二 第四章 考向一 隨堂基礎鞏固 課時跟蹤訓練 考向三 1 重力做功與物體運動的路徑無關 僅由物體的質量和始末兩個位置的高度決定 2 物體由于位于高處而具有的能量叫做重力勢能 重力做功引起物體重力勢能的變化 重力做正功 物體的重力勢能減小 重力做負功 物體的重力勢能增加 3 發(fā)生彈性形變的物體具有彈性勢能 形變越大 勁度系數(shù)越大 彈簧具有的彈性勢能越大 4 勢能具有系統(tǒng)性 重力勢能是地球與物體組成的系統(tǒng)所共有 彈性勢能是彈力裝置與受彈力作用的物體組成的系統(tǒng)所共有 自學教材 1 重力的功 1 特點 跟物體運動的無關 僅由物體的和兩個位置的高度決定 2 表達式 其中h1 h2分別表示物體的始 末位置的高度 路徑 質量 始末 WG mgh1 mgh2 2 重力勢能 1 定義 物體由于而具有的能量 2 大小 等于物體受到的的乘積 表達式為 3 單位 與功的單位相同 4 性質 重力勢能是標量 只有大小 沒有方向 重力勢能有正負之分 重力勢能的正負反映了物體相對于參考平面的位置關系 位于高處 重力和它的高度 焦耳 Ep mgh 3 重力做功與重力勢能變化的關系 1 表達式 WG Ep1 Ep2 2 兩種情況 當物體從高處運動到低處時 重力做 重力勢能 即WG 0 Ep1 Ep2 當物體由低處運動到高處時 重力做負功 重力勢能增加 即WG 0 Ep1 Ep2 重力做負功也叫做 正功 減小 物體克服 重力做功 重點詮釋 1 重力勢能的理解 1 重力勢能具有相對性 重力勢能的表達式Ep mgh中的h是指物體重心到參考平面的高度 因此重力勢能的大小與參考平面的選取有關 選取不同的參考平面 物體的重力勢能不同 選定了參考平面 物體的重力勢能也就確定了 在參考平面以上為正值 以下為負值 位于參考平面時為零 2 重力勢能參考平面的選取是任意的 視處理問題的方便而定 一般選取地面或物體運動時所達到的最低點所在平面為零勢能參考平面 3 重力勢能的變化是絕對的 物體在兩個不同位置之間勢能的差值是確定的 即重力勢能的變化量不隨參考平面的改變而改變 4 重力勢能是系統(tǒng)共有的 倘若沒有地球 就談不上重力 那么物體也就不可能具有重力勢能 所以 嚴格來說 重力勢能是地球和物體所組成的 系統(tǒng) 共有的 而不是物體單獨具有的 2 重力做功與重力勢能的對比 1 如圖4 3 1所示 質量為m的物體從桌面邊緣豎直向上拋出 桌面比地面高h 物體到達的最高點距桌面高為H 若以桌面為參考面 則物體落地時的重力勢能Ep和整個過程中重力所做的功WG為 圖4 3 1 A 0mgHB mghmghC mghmg h H D mgHmg h 2H 解析 取桌面為參考面 物體落地時的重力勢能為 mgh 重力做功與路徑無關 只與起點和終點的位置有關 WG mgh 所以B項正確 答案 B 自學教材 1 定義物體由于發(fā)生而具有的能量 2 大小物體的形變越大 彈性勢能 彈性形變 越大 3 彈力做功與彈性勢能變化的關系如圖4 3 2所示 O為彈簧的原長處 1 彈力做負功時 如物體由O向A運動 壓縮 或者由O向A 運動 伸長 時 增大 其他形式能轉化為 2 彈力做正功時 如物體由A向O運動 或者由A 向O運動時 彈性勢能 轉化為其他形式的能 3 彈力所做的功在量度上彈性勢能的變化 圖4 3 2 彈性勢能 彈性勢能 減小 彈性勢能 等于 重點詮釋 圖4 3 3 2 彈性勢能與重力勢能對比 2 下列說法正確的是 A 當彈簧變長時 它的彈性勢能一定增大B 當彈簧變短時 它的彈性勢能一定變小C 在拉伸長度相同時 勁度系數(shù)k越大的彈簧 它的彈性勢能越大D 彈簧在拉伸時的彈性勢能一定大于壓縮時的彈性勢能 解析 彈簧彈性勢能的大小 除了跟勁度系數(shù)k有關外 還跟它的形變量 拉伸或壓縮的長度 有關 如果彈簧原來處在壓縮狀態(tài) 當它變長時 它的彈性勢能應該先減小 在原長處它的彈性勢能最小 當它變短時 它的彈性勢能增大 所以選項A B D均不對 答案 C 例1 在2010年的廣州亞運會上 中國跳水隊成功包攬了10個跳水項目的金牌 中國選手胡亞丹獲得女子10m跳臺金牌 當她到達最高位置時 重心離跳臺的高度約為2m 當她下降到手觸及水面時要伸直雙臂做一個翻掌壓水花的動作 這時她的重心離水面大約是1m 入水之后 她的重心能下降到離水面約2 5m處 如果她的質量為45kg 以水面為參考平面 那么她在完成一次跳水的過程中 重力勢能最大為多少 最小為多少 取g 10m s2 思路點撥 解答本題時應注意以下兩點 1 重力勢能的最大值對應重心的最高點 重力勢能的最小值對應重心的最低點 2 確定各位置相對于水面的高度 注意重力勢能的正負 解析 以水面為參考平面她在完成一次跳水的過程中 離參考平面的最大距離h1 10m 2m 12m故重力勢能的最大值 Ep1 mgh1 45 10 12J 5 4 103J重力勢能的最小值在參考平面之下2 5m處 故h2 2 5m 所以重力勢能的最小值Ep2 45 10 2 5 J 1 125 103J 答案 5 4 103J 1 125 103J 借題發(fā)揮 1 計算重力勢能時 要先明確參考平面 2 明確物體重心的位置 找出重心相對參考平面的高度 3 當物體位于參考平面之下時 h為負值 則重力勢能為負值 重力勢能的正負反映重力勢能的大小 1 如圖4 3 4所示 用力將質量相同的甲 乙兩物體分別沿斜面AB DC推至平臺BC上 將甲物體推上平臺做的功W甲比將乙物體推上平臺做的功W乙多 下列說法正確的是 A 甲物體的重力勢能大B 乙物體的重力勢能大C 兩個物體的重力勢能一樣大D 無法判斷哪個物體的重力勢能大 圖4 3 4 解析 題目給定的條件W甲 W乙 說明在用力將物體推上平臺時 外力推甲物體時做的功多 但判斷重力勢能的大小依據(jù)的是物體的質量和高度 兩個質量相同的物體 位于同一高度時 它們的重力勢能相同 答案 C 例2 如圖4 3 5所示 質量為m的小球從曲面左側上的A點滾下 經(jīng)過最低點后滾到曲面右側上的B點 已知A點距最低點的高度為h1 B點距最低點的高度為h2 求小球從A點滾到B點的過程中 重力做了多少功 小球的重力勢能變化了多少 圖4 3 5 思路點撥 解答本題時應注意以下兩點 1 重力做功的特點 2 重力做功與重力勢能變化的關系 解析 重力做的功為W mg h mg h1 h2 因為高度減小 重力做正功 所以重力勢能減少 且減少的重力勢能等于重力所做的功 故小球的重力勢能減少了mg h1 h2 答案 mg h1 h2 減少了mg h1 h2 借題發(fā)揮 1 重力做功與物體運動的路徑無關 只與初 末位置的高度差有關 2 重力做正功時 重力勢能減少 減少的重力勢能等于重力所做的功 重力做負功 物體克服重力做功 時 重力勢能增加 增加的重力勢能等于克服重力所做的功 2 一根長度L為2m 重力G為200N的均勻木桿放在水平地面上 現(xiàn)將它的一端從地面上抬高0 5m 另一端仍擱在地面上 則木桿重力勢能的變化量為 A 400JB 200JC 100JD 50J解析 選地面為零勢能面 初重力勢能Ep1 0 均勻木桿的重心在桿的幾何中心 Ep2 mgh 200 0 25J 50J Ep Ep2 Ep1 50J 答案 D 例3 在水平地面上放一個豎直輕彈簧 彈簧上端與一個質量為2 0kg的木塊相連 若在木塊上再作用一個豎直向下的力F 使木塊緩慢向下移動0 10m 力F做功2 5J 此時木塊再次處于平衡狀態(tài) 力F的大小為50N 如圖4 3 6所示 求 g取10N kg 圖4 3 6 1 在木塊下移0 10m的過程中彈性勢能的增加量 2 彈簧的勁度系數(shù) 思路點撥 彈性勢能的增加量等于克服彈力所做的功 也即彈力所做的負功 所以設法求出彈簧彈力所做的功是解決問題的關鍵 答案 1 4 5J 2 500N m 借題發(fā)揮 彈性勢能的改變量可通過彈力做功求解 也可從能量轉化的角度來求解 3 圖4 3 7甲是玩家玩 蹦極 游戲的真實照片 玩家將一根長為AB的彈性繩子的一端系在身上 另一端固定在高處 然后從高處跳下 圖乙是玩家到達最低點時的情況 其中AB為彈性繩子的原長 C點是彈力等于重力的位置 D點是玩家所到達的最低點 對于玩家離開跳臺至最低點的過程中 下列說法正確的是 圖4 3 7 A 重力對人一直做正功B 人的重力勢能一直減小C 玩家通過B點之后 繩子具有彈性勢能D 從A到D 彈性繩子的彈性勢能一直增加解析 整個過程中 重力一直做正功 重力勢能一直減小 人從高空落下到彈性繩子達到原長的過程中 彈性繩子不做功 此后彈性繩子一直做負功 彈性勢能一直增加 故A B C正確 答案 ABC 隨堂基礎鞏固 課時跟蹤訓練