4.4 势能 课件 高一下学期物理粤教版（2019）必修第二册(共31张PPT)

(共31张PPT)
4.4 势能
悬崖上的石头落在地面时，会在地面上砸出很大的坑；三峡大坝的水从高处落下时，带动发电机产生点；弓箭手拉弓射箭，把箭射向远处。
悬崖石头、水坝湍流和形变后的弓弦都有潜在的能量。这种能量是什么 有什么特点呢
定义：物体由于位于高处而具有的能量
符号:ＥＰ。
重力势能
1.重力势能公式：EP=mgh
重力势能等于物体重力与处高度（空间位置）乘积
2.重力势能是标量，单位为：焦耳（J）
3.重力势能与质量m和所处位置h有关。
4.重力势能具有相对性——与参考平面选取有关
（一般取地面为参考平面）
PS：h表示相对的位置，与参考面的选取有关。
（1）选择不同的参考平面，同一位置的物体重力势能不相同
（2）重力势能有正、负
正：说明物体在选取参考平面的上方
负：说明物体在选取参考平面的下方
（3）正、负表示重力势能的数值。
正负号具有数学意义！
重力势能的相对性
书柜中第二层红书，在不同的参考平面，它的重力势能数值上有什么不同？
mgh
-3mgh
0
重力势能的相对性
A
讨论：-10J的重力势能与5J的重力势能大小关系？
正负表示物体在参考面的重力势能的大小，正值大于负值，所以5J大于-10J的重力势能。
PS：注意与力对物体做功进行区别：
比如甲力对物体做功-10J，乙力对物体做功3J，比较哪个力做功大？
讨论：同个物体在同一位置重力势能的大小数值相同吗？
不一定，数值与参考面的选取有关
质量为m的小球,从同一高度h分别沿竖直方向下落、斜面下滑、水平抛出,落到同一平面上。
上述三条不同路径运动，重力对小球做功分别是多少 重力做功与小球运动的路径有关吗
重力做功的特点
思考：
h
h
θ
沿上述三条不同的路径运动,重力对小球所做的功WG均为mgh,与小球运动的具体路径无关.
WG=mgh
PS：重力做功的h表示高度的变化量
　　重力做功只与物体的起点和终点的位置对应的一段高度差有关，而与运动物体所经过的路径无关　
重力做功的特点
A
h2
Δh
h1
B
WG=mgh1-mgh2
WG=Ep1- Ep2
=- (Ep2- Ep1)
=-△Ep
重力做功与重力势能的关系
求物体m从A落到B的过程中,重力做的功
WG=-△Ep
结论 ：
△EP =EP2－EP1
=mgh2－mgh1
=－（mgh１－mgh２）
=－WG
重力做功与重力势能变化的关系
PS：
1、重力势能与参考面的选取有关，
2、重力势能的变化与参考面的选取无关
（Ep1为初位置重力势能，Ep2为末位置重力势能）
WG=-△Ep
WG = Ep1 - Ep2
根据公式知：
重力做正功时,重力势能减少;
重力做负功时,重力势能增加。
WG=-△Ep
弹性势能
发生弹性形变的物体,如拉紧的发条、拉伸的橡皮筋在恢复原状过程中,能够对外界做功,具有的能量,叫作弹性势能.
思考：
影响弹性势能的因素
弹性势能
回顾：
弹力的计算公式
①弹性势能的大小与形变量有关
②弹性势能的大小与劲度系数有关
（x 越大，EP越大）
（k越大，EP 越大）
10N
10N
(1)规定弹簧在原长时，弹簧的弹性势能为零
(2)x为弹簧的伸长量或压缩量,k为进度系数
(3)x , EP具有相对性
弹簧的弹性势能的公式
PS：
三角形面积表示弹力对物体做的功，则
x1
O
x
F
kx1
E=
(kx1)(x1)
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弹簧的弹性势能的表达式推导过程
弹力做功和弹性势能有什么关系
弹性做功
A
B
C
B位置为弹簧的原长
B--A，弹力做（ ）功，形变量（ ），弹性势能（ ）
B--C，弹力做（ ）功，形变量（ ），弹性势能（ ）
A--B，弹力做（ ）功，形变量（ ），弹性势能（ ）
负
↑
↑
负
↑
↑
正
↓
↓
①弹力做正功，弹性势能减小；
②弹力做负功，弹性势能增大。
弹力做功与弹性势能变化的关系：
△EP=EP2－EP1=－WF
关
系
重力做功 的过程就是 重力势能变化 的过程
WG = -△Ep
关
系
弹力做功 的过程就是 弹性势能变化 的过程
W弹 = -△Ep弹
关
系
合力做功 的过程就是 动能的变化 的过程
W合 = △Ek
1.如图所示，质量为50 kg的跳水运动员从10 m高跳台上以4 m/s的速度斜向上起跳，最终落入水中. 若忽略运动员的身高，重力加速度g=10m/s ，求∶
（1）以水面为参考平面，运动员在跳台上具有的重力势能。
（2）运动员从起跳到入水的全过程，重力所做的功.
理解重力做功与重力势能变化的关系
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【多选】如图所示是玩家玩“蹦极”游戏的真实照片，玩家将一根长为AB的弹性绳子的一端系在身上，另一端固定在高处，然后从高处跳下，其中AB为弹性绳子的原长，C点是绳子弹力等于重力的位置，D点是玩家所到达的最低点，对于玩家离开跳台至最低点的过程中，下列说法正确的是(　　)
A．重力对人一直做正功
B．人的重力势能一直减小
C．玩家通过B点之后，绳子具有弹性势能
D．从A到D，弹性绳子的弹性势能一直增加
期末考试母题
【多选】研究“蹦极”运动时，在运动员身上系好弹性绳并安装传感器，可测得运动员竖直下落的距离及其对应的速度大小。根据传感器收集到的数据，得到如图所示的“速度位移”图像。若空气阻力和弹性绳的重力可以忽略，根据图像信息，下列说法正确的有（　 ）
A．弹性绳原长为15m
B．当运动员下降10m时，处于失重状态
C．当运动员下降15m时，绳的弹性势能最大
D．当运动员下降20m时，其加速度方向竖直向上
八省联考（辽宁、广东、湖北、河北、湖南、江苏、福建、重庆）
理解重力做功与重力势能变化的关系【作业】
2、在离地面80 m处无初速度地释放一小球，小球质量为m＝0.2 kg，不计空气阻力，g取10 m/s ，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。
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