2012高一物理课件：第四章 第二节 动能 势能 （粤教版必修2）

(共18张PPT)
第二节 动能 势能
一、功和能
1．定义：一个物体能对其他物体做功，就说这个物体具有
_______．
能量
转化
转化
2．功和能：做功的过程就是能量______的过程．做了多少
功，就有多少能量发生______．
能量转化
3．功是过程量，能量是状态量，功是_________的量度．
(1)功只能用来量度物体在相互作用过程中能量变化了多
少，而不能用来量度物体在某一状态所具有的能量．
(2)对于“功”无所谓转化，因此功和能量是两个不同的物
理量．
4．单位：功和能的单位都是_______．
焦耳
二、动能
运动
1．定义：物体由于_______而具有的能量称为动能，用 Ek
表示．
2．公式：Ek＝_______.
1
2
mv2
三、势能
1．势能：与相互作用物体的相对位置有关的能量叫势能．
2．重力势能：由物体所处位置的高度决定的能量，用 Ep
表示，大小等于物体所受_______的大小与所处高度的______，
公式 Ep＝_______.
重力
乘积
mgh
3．重力做功与重力势能的关系：重力做正功时重力势能减
少，做负功时重力势能增加，即 WG＝__________.
Ep1－Ep2
4．弹性势能：物体由于弹性形变所具有的能量叫弹性势能，
Ep＝______.
1 2
2
kx
三峡大坝是世界第一大的水电工程，于2006 年5 月20 日
全线建成.2010 年7 月19 日，三峡大坝将迎来一次峰值在65 000
立方米每秒左右的洪水，堪比1998 年长江三峡河段的最高峰
值，这也将是三峡水库建成以来所面临的规模最大的一次洪水
挑战．经国家防总批准，三峡水库于2011 年9 月10 日零时正
式启动第四次175 米试验性蓄水，至18 日19 时，水库水位已
达到160.18 米．
修筑大坝的目的是什么？在发电过程中存在着怎样的能量
转化关系？
图 4－2－1
答案：修筑大坝的目的是使水位上升从而增加水的重力势
能，而重力势能转化为水的动能，从而推动涡轮机转动实现发
电．
要点1
动能的理解
1．动能是标量，动能的取值只能为正值或零，不会有负值．
2．动能是状态量，描述的是物体在某一时刻的运动状态．
对于某一物体来说，若运动状态(或瞬时速度)确定了，则动能
Ek 就确定了．
3．动能具有相对性．由于取不同的参考系，同一物体的瞬
时速度有不同值，所以同一状态下，物体的动能大小与参考系
有关．在一般情况下，若无特殊说明，取大地为参考系．
【例1】(双选)关于物体的动能，下列说法中正确的是(
)
A．一个物体的动能可能小于零
B．一个物体的动能与参考系的选取有关
C．两质量相同的物体若动能相同，则物体的速度也一定
相同
D．两质量相同的物体若动能相同，则物体的速度不一定
相同
思路点拨：物体的动能由质量和速度的大小决定，其表达
解析：因为v2 是一个正值，所以物体的动能不可能小于零，
且速度的大小与参考系的选取有关，所以动能与参考系的选取
有关，选项A 错，B 对；两质量相同的物体若动能相同，则物
体的速度大小也一定相同，但方向可能不同，所以速度不一定
相同，C 错、D 对．
答案：BD
1．下列关于动能的说法中，正确的是(
)
B
A．运动物体所具有的能就是动能
B．质量恒定的物体的动能发生变化，速度一定变化；当
其速度发生变化时，动能不一定变化
C．质量为 m 的物体做匀变速运动，某时刻速度为 v1，则
D．物体在外力 F 作用下做加速运动，当力 F 减小时，其
动能也逐渐减小
物体在全过程的动能都是
重力势能 弹性势能
定义 物体由于高度而具有的势
能 发生弹性形变的物体各部分之间
由于弹力的相互作用而具有势能
表达式 Ep＝mgh 1 2
Ep＝— kx
2
相对性 重力势能大小与零势能面
的选取有关，但变化量与参
考面的选取无关 弹性势能与零势能位置选取有
关，通常选自然长度时，势能为
零
系统性 重力势能是物体与地球这
一系统所共有的 弹性势能是弹簧本身具有的能量
与力做功
的关系 重力势能的变化等于克服
重力做的功，即ΔEp＝－WG 弹性势能的变化等于克服弹力所
做的功，即ΔEp＝－WF
联系 两种势能分别以弹力、重力的存在为前提，又由物体的相对位
置来决定，同属于机械能的范畴，在一定条件下可相互转化
要点2
重力势能和弹性势能的异同
【例2】如图 4－2－2 所示，质量相等的两物体中间连有一
弹簧，现用力 F 缓慢向上提物体 A，直到物体 B 恰好离开地面．
开始时物体 A 静止在弹簧上面．设开始时弹簧的弹性势能为 Ep1，
物体 B 刚要离开地面时，弹簧的弹性势能为 Ep2，则关于 Ep1、
)
Ep2 大小关系及弹性势能变化ΔEp 的说法中正确的是(
A．Ep1＝Ep2 B．Ep1>Ep2
C．ΔEp>0
D．ΔEp<0
图 4－2－2
答案：A
　　解析：开始时弹簧形变量为x1，
有kx1＝mg.它离开地面时形变量为x2，
有kx2＝mg.可得x1＝x2，所以Ep1＝Ep2，ΔEp＝0，选项A对．
2．下列说法中正确的是(
)
A
A．任何发生弹性形变的物体都具有弹性势能
B．物体只要发生了形变，就一定具有弹性势能
C．物体处于某个位置，重力势能的大小是唯一确定的
D．质量大的物体，重力势能一定大
要点3
重力做功和重力势能的关系
1．重力做功的特点
只与运动物体的起点和终点位置有关，而与运动物体所经
过的路径无关，WG＝－mgΔh＝mg(h1－h2)．
2．重力势能
(1)重力势能是状态量，它反映物体在某一位置因被举高所
具有的能量，在不同的位置，重力势能不同．
(2)重力势能是标量，其正、负号表示相对于参考平面重力
势能的高低．
(3)重力势能具有系统性，它是物体和地球组成的系统共同
具有的．
(4)重力势能具有相对性．重力势能的表达式 Ep＝mgh 中的
h 是物体到参考平面的高度．当物体在参考平面的上方时，Ep
为正值；当物体在参考平面的下方时，Ep 为负值．参考平面的
选取是任意的，可视具体问题而定，通常情况选择地面或运动
物体所能达到的最低点作为参考平面．
(5)重力势能的变化是绝对的，与参考平面的选择无关．
3．重力做功和重力势能的关系
重力做正功时，重力势能减少；重力做负功时，重力势能
增加，其关系式是 WG＝Ep1－Ep2.
【例3】如图 4－2－3 所示，桌面距地面的高度 h2＝0.8 m，
一物体质量为2 kg ， 放在距桌面 h1 ＝ 0.4 m 的支架上 ( g 取
10 m/s2)，求：物体由支架下落到桌面的过程中重力势能的变化
量．
图 4－2－3
解：方法一：以桌面为零势能面，物体在支架上的高度为
h1＝0.4 m，则物体在支架上的重力势能为
Ep1＝mgh1＝2×10×0.4 J＝8 J
物体在桌面上的重力势能为Ep2＝0
重力势能变化量为ΔEp＝Ep2－Ep1＝－8 J.
负号表示物体从支架下落到桌面的过程中重力势能是减小
的．
方法二：物体由支架下落到桌面过程中重力做功
W＝mgh1＝2×10×0.4 J＝8 J
重力做正功则重力势能减小，重力势能减少量为8 J.
3．(双选，2011 年惠阳高级中学期末)关于重力做功，下列
说法正确的是(
)
BD
A．重力做功与路程有关
B．重力做功与起点和终点的高度差有关
C．重力做正功，重力势能增加
D．重力做负功，重力势能增加
解析：重力做功与起点和终点的高度差有关，与路径无关，
所以 A 项错，B 项正确；重力做正功，重力势能减小；重力做
负功，重力势能增加，C 项错，D 项正确．