1.4 势能及其改变 第2课时 课件（24张PPT）高一下学期物理鲁科版（2019）必修第二册

第
节
4
势能及其改变
高中物理 必修第二册
第1章
（1）打桩机的重锤举高后从高处落下时，为什么重锤举高能把水泥桩打进地里?
（2）水力发电站为什么要修那么高的大坝？
引入
1、定义：物体因为处于一定的高度而具有的能量称为重力势能。
一、重力势能
高处的积雪
顶端的过山车
打夯时被举高的重锤
思考：重力势能的大小与哪些因素有关？
猜想与假设：
探究影响小球重力势能大小的因素
质量
高度
实验方法：
控制变量法
（1）让两个质量不同的小球从同一高度静止下落，观察两小球落入细沙后的下陷情况。
（2）让同一小球从不同高度静止下落，观察小球的下陷情况。
质量一定，高度越高，
重力势能越大
高度一定，质量越大，
重力势能越大
实验结论：
?
4、重力势能是标量。
3、单位：焦耳（J）
?
（1）质量相同的两个小球，它们的重力势能相同么？
（2）如何准确的描述它们重力势能的大小？
不相同，因为高度不同
选择一个水平面为参考面
h
h
h
B
h
h
h
A
5、系统性：重力势能是地球与物体组成系统所共有的。
（2）参考面上方的物体的重力势能是正数，参考面下方的物体的重力势能是负数。
6、重力势能具有相对性。
（1）为了比较势能的大小，应选同一个参考面，处在参考面的物体的重力势能为0 ，这个面叫做零势能面。
（3）零势能面的选取是任意的。
二、重力做功与重力势能改变的关系
思考：一个小球，分别按照上图中的三种路径由A点运动到C点，重力做的功分别 是多少？分析这三种情况，总结重力做功的特点？
结论：重力做功只与始末位置的高度差有关，与路径无关。
??????????=???????????1??????????2
?
A
C
B
A
C
θ
Δh1
Δh2
Δh3
A
C
h2
h1
重力所做的功
?
?
?
重力势能的变化
决定
①物体由高处运动到低处时，重力做正功，物体重力势能减少；重力势能减少的数量等于重力做的功。
②物体由低处运动到高处时，重力做负功，物体重力势能增加；重力势能增加的数量等于物体克服重力做的功。
= -△Ep
例、桌面高?2，一质量为????的小球，从离地面?1的????处自由落下到地面，不计空气阻力，在这个过程中，分别以
1、????处所在平面为参考平面；2、桌面为参考平面；3、地面为参考平面。
求重力做的功和初、末状态的重力势能及其变化。
?
物理量
参考平面
????????／J
????P1／J
????P2／J
△????P
A所在水平面


桌面

地面

h1
h2
?????????1
?
?????????1
?
?????????1
?
0
????????(?1???2)
?
mgh1
0
-mgh1
-mgh2
物体的重力势能与参考面的选取有关，是相对的
重力所做的功与重力势能的改变量与参考面的选取无关，是绝对的
?????????1
?
?????????1
?
?????????1
?
A.物体的位置一旦确定，它的重力势能大小也随之确定
B.物体与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大
C.一个物体重力势能从-5J变化到-3J，重力势能变小了
D.重力势能减小时，重力对物体做正功
【练习1】关于重力势能的几种理解，正确的是 ( )
D
A.重力对物体做正功时，物体的重力势能一定减小
B.物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加
C.重力势能是矢量，在地球表面以上为正，在地球表面以下为负
D.重力做功的多少与重力势能的变化都与参考平面的选取无关
【练习2】关于重力做功和重力势能的说法，下列说法不正确的是 ( )
C
拉满弦的弯弓在恢复原状时能把利箭发射出去
撑杆跳运动员利用手中弯曲的杆弹跳出去
三、弹性势能
1、定义：物体因为发生弹性形变而具有的能量称为弹性势能。
上紧的发条
拉伸的弹弓
（1）发生形变的物体一定具有弹性势能？
（2）任何发生弹性形变的物体都有弹性势能？
弹性势能是指发生形变的物体在恢复原状的过程中能够对外做功所具有的能量，所指的形变应该为弹性形变。
任何物体在发生弹性形变的过程中就储存了弹性势能。
思考：
上述实验说明：劲度系数 ，弹簧弹性形变 ，弹簧的弹性势能 ，
弹簧对外做功越多。
越大
越大
探究影响弹簧弹性势能大小的因素
将圆珠笔里的弹簧取出，再用硬卡纸做个小纸帽，套在弹簧上，用力将小纸帽往下压，使弹簧产生一定的弹性形变，然后迅速放开手，看看小纸帽能弹多高。
（1）用大小不同的力，使弹簧产生大小不同的弹性形变，看小纸帽弹起的高度有什么不同？
（2）换用不同劲度系数的弹簧，看小纸帽弹起的高度有什么不同？
越大
A
B
h2
h1
重力势能与物体的高度有关
弹性势能与物体各部分之间的
相对位置有关
势能：由相对位置决定的能量。
注意：势能是存储于一个系统内的能量，不是物体单独所具有的，而是相互作用的物体所共有的。比如：重力势能就是物体与地球所组成的系统所共有的。
弹簧弹力的功与弹性势能的改变有何关系?
重力做正功：重力势能减少
重力做负功：重力势能增加
重力做的功与重力势能的改变有何关系？
弹力做正功：弹性势能减少
弹力做负功：弹性势能增加
????????=??△????P?
?
????弹=??△????P?
?
类比
一、重力势能：地球上的物体具有的与它高度有关的能量
表达式：
二、重力做功与重力势能变化的关系?????????=?????p1－?????p2
重力做正功，重力势能减少
重力做负功，重力势能增加
三、重力做功的特点：
与路径无关，只与初末位置的高度差有关????????=????????△?
四、弹性势能
五、势能的系统性
?
本课小结
1.某游客带着孩子游泰山时,不小心将手中质量为????的皮球滑落,球从山上的位置A滚到了山脚下的位置????,高度标记如图所示,则下列说法正确的是(重力加速度为????)?(　　)
?
?
?D
当堂检测
A.从????到????的曲线长度不知道,无法求出此过程重力做的功
B.从????到????过程中阻力大小不知道,无法求出此过程重力做的功
C.从????到????重力做功????????(????+?)
D.从????到????重力做功????????????
?
2.下列关于重力势能的说法中正确的是?(　　)
A.重力势能是地球和物体共同具有的,而不是物体单独具有的
B.重力势能的大小与零势能面的选择无关
C.重力势能等于零的物体,不可能对别的物体做功
D.在地面上方的物体,它的重力势能不可能小于零
?A
3.物体在运动过程中,克服重力做功50 J,则?(　　)
A.物体重力做功为50 J
B.物体的重力势能一定增加50 J
C.物体的重力势能一定减小50 J
D.物体的重力势能一定是50 J
?B
4.如图所示,撑竿跳高是运动会中常见的比赛项目,用于撑起运动员的竿要求具有很好的弹性,下列关于运动员撑竿跳起过程的说法正确的是?(　　)
?
?C
A.运动员撑竿刚刚触地时,竿弹性势能最大
B.运动员撑竿跳起到达最高点时,竿弹性势能最大
C.运动员撑竿触地后上升到最高点之前某时刻,竿弹性势能最大
D.以上说法均有可能
谢 谢！