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4.势能
课 标 要 求
1.理解重力势能的概念,会进行简单计算,并会判断重力势能的变化.
2.理解重力势能的变化和重力做功的关系,知道重力做功与路径无关.
3.理解弹性势能的概念,会分析决定弹簧弹性势能大小的相关因素.
4.知道势能是系统共有的,具有相对性.
思 维 导 图
一、重力势能
1.重力势能:在物理学中,物体由于位于高处而具有的能量.
2.表达式:Ep=________.单位:________,符号:J.
3.标矢性:重力势能是________,只有大小,没有方向.
4.重力做功与重力势能变化的关系
(1)表达式:WG=________=-ΔEp.
(2)两种情况:
①当物体从高处运动到低处时,重力做________,重力势能________,即WG>0,Ep1>Ep2.
②当物体由低处运动到高处时,重力做________,重力势能________,即WG<0,Ep1<Ep2.重力做负功也可以说成物体____________.
mgh
焦耳
标量
Ep1-Ep2
正功
减少
负功
增加
克服重力做功
5.重力势能的相对性:重力势能总是相对选定的________而言的(该平面常称为________).
Ep=mgh中的h是物体重心相对参考平面的高度.参考平面选择不同,则物体的高度h不同,重力势能的大小也就不同.
[导学1]
重力势能只有大小,没有方向,但有正负.重力势能正负的含义:正、负值分别表示物体处于参考平面上方和下方.
参考平面
零势能面
二、弹性势能
1.弹性势能:在物理学中,把物体由于发生________而具有的能量.
2.弹簧的弹性势能:弹簧的长度为________时,弹性势能为0.弹簧被拉长或被压缩时,就具有了弹性势能.
[导学2]
(1)重力做功大小只与质量和物体高度变化有关,与受其他力及运动状态无关.
(2)在一些往复运动或多个运动过程的复杂问题中求重力做功时,利用重力做功的特点,可以省去大量中间过程,一步求解.
弹性形变
原长
三、势能是系统共有的
1.系统性
弹性势能是发生弹性形变的物体上的所有质点因相对位置改变而具有的能量,因而弹性势能是整个系统所具有的.
2.相对性
弹性势能的大小与选定的零势能位置________(填“有”或“无”)关,对于弹簧,一般规定弹簧处于原长时的势能为零.
3.对于同一弹簧,伸长和压缩相同的长度时弹性势能________(填“相同”或“不同”).
有
相同
4.弹性势能与弹力做功的关系
(1)关系:弹力做功是弹性势能变化的唯一量度,弹力做多少正功,弹性势能就________(填“增加”或“减少”)多少;弹力做多少负功,弹性势能就________(填“增加”或“减少”)多少.
(2)表达式:W弹=-ΔEp=________.
[导学3]
弹簧弹性势能大小的影响因素:弹簧的劲度系数和弹簧的形变量.
减少
增加
Ep1-Ep2
探究点一 重力势能的理解
导学探究
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施廷懋比赛中的情景.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?
(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: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,重力势能不一定大,水的重力势能变化越大.
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.
归纳总结
1.重力势能的正负
重力势能是标量,其数值可正、可负、可为零,表示的是相对大小,如图所示.物体在A、B、C三点重力势能的正负如表所示.
零势能面 EpA EpB EpC
地面 正值 正值 零
桌面 正值 零 负值
A处平面 零 负值 负值
2.重力势能的三个重要性质
(1)重力势能的相对性
重力势能表达式为Ep=mgh,高度h的相对性决定了重力势能具有相对性.选取不同的水平面作为零势能面,其重力势能具有不同的数值,即重力势能的大小与零势能面的选取有关.
(2)重力势能变化的绝对性
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,即物体重力势能的变化与参考平面的选取无关.
(3)重力势能的系统性
重力是由地球对物体吸引而产生的,如果没有地球对物体的吸引,就不会有重力,也不存在重力势能,所以重力势能是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.
典例示范
例1 一棵苹果树上有一个质量为0.3 kg的熟透了的苹果P,该苹果从树上A处先落到地面C处最后滚入沟底D处.A、B、C、D、E水平面之间竖直距离如图所示.以地面C为零势能面,g取10 m/s2,则该苹果从A处落下到D处的过程中,重力势能的减少量和在D处的重力势能分别是( )
A.15.6 J和9 J
B.9 J和-9 J
C.15.6 J和-9 J
D.15.6 J和-15.6 J
答案:C
解析:以地面C为零势能面,根据重力势能的计算公式得D处的重力势能Ep=mgh=0.3×10×(-3.0)J=-9 J.从A处落下到D处的过程中重力势能的减少量ΔEp=mgΔh=0.3×10×(0.7+1.5+3.0)J=15.6 J,故C项正确.
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
答案:C
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.
素养训练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
答案:C
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.
探究点二 重力做功与重力势能的变化
归纳总结
1.重力做功与重力势能的比较
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 WG=mgΔh Ep=mgh
影响大小的因素 重力mg和初、末位置的高度差Δh 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:WG=Ep1-Ep2=-ΔEp.
(2)意义:
①重力做功的过程就是重力势能改变的过程;
②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.
典例示范
例2 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/s2,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;
答案:-40 J
(2)在第3 s内重力所做的功和重力势能的变化.
答案:50 J 重力势能减少了50 J
素养训练3 起重机将质量为50 kg的物体从地面提升到10 m高处,在这个过程中,下列说法中正确的是(g取10 m/s2)( )
A.重力做正功,重力势能减少5.0×103 J
B.重力做正功,重力势能增加5.0×103 J
C.重力做负功,重力势能减少5.0×103 J
D.重力做负功,重力势能增加5.0×103 J
答案:D
解析:起重机将质量为50 kg的物体从地面提升到10 m高处,重力对物体做功W=-mgh=-50×10×10 J=-5 000 J.重力对物体做多少负功,重力势能就增加多少,则重力势能增加5.0×103 J,故D正确.
素养训练4
起跳摸高是同学们经常进行的一项活动.某学生身高1.80 m,质量70 kg,他站立举臂,手指摸到的高度为2.10 m.在一次摸高测试中,如果他先下蹲,再用力蹬地向上跳起,同时举臂,离地后手指摸到的高度为2.55 m.设他从蹬地到离开地面所用的时间为0.7 s.不计空气阻力(g取10 m/s2),该同学跳起后增加的重力势能最大值是( )
A.1260 J B.1470 J
C.315 J D.1785 J
答案:C
解析:人的重心升高的高度为:Δh=2.55 m-2.10 m=0.45 m,故该同学跳起后增加的重力势能最大值是:Ep=mgΔh=70×10×0.45 J=315 J,C正确.
1.(多选)关于弹性势能和重力势能,下列说法正确的是( )
A.弹性势能是指发生弹性形变的物体各部分之间相互作用而具有的能量
B.重力势能是相对的,弹性势能是绝对的
C.势能也叫位能,与相互作用的物体的相对位置有关
D.重力势能和弹性势能都是状态量
答案:ACD
解析:弹性势能是指发生弹性形变的物体各部分之间相互作用而具有的能量,A正确;重力势能和弹性势能都是相对的,与零势能面的位置相关,B错误;势能也叫位能,与相互作用的物体的相对位置有关,C正确;重力势能和弹性势能都是状态量,都是在某个状态时所具有的能量,D正确.
2.某物体在运动过程中,若物体的重力做了100 J的正功,则下列说法正确的是( )
A.一定有100 J的重力势能转化为重力做功
B.必定有100 J的重力势能转化为物体的动能
C.物体的重力势能一定减少了100 J
D.因未选定参考平面,故无法判知重力势能的变化
答案:C
解析:功是能量转化的量度,但是能量不能转化为功,A错误;必定有100 J的重力势能转化为其他形式的能量,不一定是动能,B错误;重力做多少正功,重力势能就减少多少,所以物体的重力势能一定减少了100 J,C正确;重力势能与零势能面的选择有关,重力势能的变化只取决于重力做功,与零势能面的选取无关,D错误.
3.“木牛流马”是三国时期蜀汉丞相诸葛亮发明的运输工具,分为木牛与流马.现用木牛沿崎岖山道运输50 kg谷物,30 min后谷物上升的高度为10 m,取重力加速度大小g=10 m/s2,则关于谷物,下列说法正确的是( )
A.重力做了5×103 J的功
B.谷物克服重力做了-5×103 J的功
C.重力势能增加了5×103 J
D.重力势能减少了5×103 J
答案:D
解析:根据公式WG=mgΔh可知,运输过程中,重力做功为WG=50×10×(-10)J=-5×103 J,即谷物克服重力做了5×103 J的功,A、B错误;由A、B分析可知,重力做了5×103 J的负功,根据重力做功和重力势能的关系可知,则重力势能增加5×103 J,即重力势能减小5×103 J,C错误,D正确.
4.广西壮族“三月三”是壮族人民的传统节日,该节日民族活动很丰富,其中抛绣球是男女青年最喜欢的项目.假设某一青年女子在楼上将绣球水平抛出,抛出点离地4.5 m,绣球质量0.6 kg,在离地2.0 m处被一男青年抢到.重力加速度取10 m/s2,在绣球被抛出至被抢到的过程中,下列说法正确的是( )
A.重力做功15 J
B.重力势能增加了15 J
C.若以抛出点为参考平面,绣球被抢到时的重力势能为-27 J
D.若以地面为参考平面时,上述过程中绣球重力势能的变化量最大
答案:A
解析:重力做功为WG=mgh=0.6×10×(4.5-2.0)=15 J,A正确;重力做正功,重力势能减小,故重力势能减少了15 J,B错误;若以抛出点为参考平面,绣球被抢到时的重力势能为Ep=-mg(h-h1)=-0.6×10×(4.5-2)J=-15 J,C错误;重力势能的变化与重力做功对应,与参考平面的选取无关,D错误.
答案:BCD4.势能
课 标 要 求
1.理解重力势能的概念,会进行简单计算,并会判断重力势能的变化.
2.理解重力势能的变化和重力做功的关系,知道重力做功与路径无关.
3.理解弹性势能的概念,会分析决定弹簧弹性势能大小的相关因素.
4.知道势能是系统共有的,具有相对性.
思 维 导 图
必备知识·自主学习——突出基础性 素养夯基
一、重力势能
1.重力势能:在物理学中,物体由于位于高处而具有的能量.
2.表达式:Ep=________.单位:________,符号:J.
3.标矢性:重力势能是________,只有大小,没有方向.
4.重力做功与重力势能变化的关系
(1)表达式:WG=________=-ΔEp.
(2)两种情况:
①当物体从高处运动到低处时,重力做________,重力势能________,
即WG>0,Ep1>Ep2.
②当物体由低处运动到高处时,重力做________,重力势能________,
即WG<0,Ep1<Ep2.重力做负功也可以说成物体________.
5.重力势能的相对性:重力势能总是相对选定的________而言的(该平面常称为________).
Ep=mgh中的h是物体重心相对参考平面的高度.参考平面选择不同,则物体的高度h不同,重力势能的大小也就不同.
[导学1]
重力势能只有大小,没有方向,但有正负.重力势能正负的含义:正、负值分别表示物体处于参考平面上方和下方.
二、弹性势能
1.弹性势能:在物理学中,把物体由于发生________而具有的能量.
2.弹簧的弹性势能:弹簧的长度为________时,弹性势能为0.弹簧被拉长或被压缩时,就具有了弹性势能.
[导学2]
(1)重力做功大小只与质量和物体高度变化有关,与受其他力及运动状态无关.
(2)在一些往复运动或多个运动过程的复杂问题中求重力做功时,利用重力做功的特点,可以省去大量中间过程,一步求解.
三、势能是系统共有的
1.系统性
弹性势能是发生弹性形变的物体上的所有质点因相对位置改变而具有的能量,因而弹性势能是整个系统所具有的.2.相对性
弹性势能的大小与选定的零势能位置________(填“有”或“无”)关,对于弹簧,一般规定弹簧处于原长时的势能为零.
3.对于同一弹簧,伸长和压缩相同的长度时弹性势能________(填“相同”或“不同”).
4.弹性势能与弹力做功的关系
(1)关系:弹力做功是弹性势能变化的唯一量度,弹力做多少正功,弹性势能就________(填“增加”或“减少”)多少;弹力做多少负功,弹性势能就________(填“增加”或“减少”)多少.
(2)表达式:W弹=-ΔEp=________.
[导学3]
弹簧弹性势能大小的影响因素:弹簧的劲度系数和弹簧的形变量.
关键能力·合作探究——突出综合性 素养形成
探究点一 重力势能的理解
导学探究
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施廷懋比赛中的情景.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?
(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?
归纳总结
1.重力势能的正负
重力势能是标量,其数值可正、可负、可为零,表示的是相对大小,如图所示.物体在A、B、C三点重力势能的正负如表所示.
零势能面 EpA EpB EpC
地面 正值 正值 零
桌面 正值 零 负值
A处平面 零 负值 负值
2.重力势能的三个重要性质
(1)重力势能的相对性
重力势能表达式为Ep=mgh,高度h的相对性决定了重力势能具有相对性.选取不同的水平面作为零势能面,其重力势能具有不同的数值,即重力势能的大小与零势能面的选取有关.
(2)重力势能变化的绝对性
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,即物体重力势能的变化与参考平面的选取无关.
(3)重力势能的系统性
重力是由地球对物体吸引而产生的,如果没有地球对物体的吸引,就不会有重力,也不存在重力势能,所以重力势能是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.
典例示范
例1 一棵苹果树上有一个质量为0.3 kg的熟透了的苹果P,该苹果从树上A处先落到地面C处最后滚入沟底D处.A、B、C、D、E水平面之间竖直距离如图所示.以地面C为零势能面,g取10 m/s2,则该苹果从A处落下到D处的过程中,重力势能的减少量和在D处的重力势能分别是( )
A.15.6 J和9 J
B.9 J和-9 J
C.15.6 J和-9 J
D.15.6 J和-15.6 J
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
素养训练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
探究点二 重力做功与重力势能的变化
归纳总结
1.重力做功与重力势能的比较
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 WG=mgΔh Ep=mgh
影响大小的因素 重力mg和初、末位置的高度差Δh 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:WG=Ep1-Ep2=-ΔEp.
(2)意义:①重力做功的过程就是重力势能改变的过程;②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.
典例示范
例2 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/s2,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.
素养训练3 起重机将质量为50 kg的物体从地面提升到10 m高处,在这个过程中,下列说法中正确的是(g取10 m/s2)( )
A.重力做正功,重力势能减少5.0×103 J
B.重力做正功,重力势能增加5.0×103 J
C.重力做负功,重力势能减少5.0×103 J
D.重力做负功,重力势能增加5.0×103 J
素养训练4 起跳摸高是同学们经常进行的一项活动.某学生身高1.80 m,质量70 kg,他站立举臂,手指摸到的高度为2.10 m.在一次摸高测试中,如果他先下蹲,再用力蹬地向上跳起,同时举臂,离地后手指摸到的高度为2.55 m.设他从蹬地到离开地面所用的时间为0.7 s.不计空气阻力(g取10 m/s2),该同学跳起后增加的重力势能最大值是( )
A.1260 J B.1470 J
C.315 J D.1785 J
随堂演练·自主检测——突出创新性 素养达标
1.(多选)关于弹性势能和重力势能,下列说法正确的是( )
A.弹性势能是指发生弹性形变的物体各部分之间相互作用而具有的能量
B.重力势能是相对的,弹性势能是绝对的
C.势能也叫位能,与相互作用的物体的相对位置有关
D.重力势能和弹性势能都是状态量
2.某物体在运动过程中,若物体的重力做了100 J的正功,则下列说法正确的是( )
A.一定有100 J的重力势能转化为重力做功
B.必定有100 J的重力势能转化为物体的动能
C.物体的重力势能一定减少了100 J
D.因未选定参考平面,故无法判知重力势能的变化
3.“木牛流马”是三国时期蜀汉丞相诸葛亮发明的运输工具,分为木牛与流马.现用木牛沿崎岖山道运输50 kg谷物,30 min后谷物上升的高度为10 m,取重力加速度大小g=10 m/s2,则关于谷物,下列说法正确的是( )
A.重力做了5×103 J的功
B.谷物克服重力做了-5×103 J的功
C.重力势能增加了5×103 J
D.重力势能减少了5×103 J
4.广西壮族“三月三”是壮族人民的传统节日,该节日民族活动很丰富,其中抛绣球是男女青年最喜欢的项目.假设某一青年女子在楼上将绣球水平抛出,抛出点离地4.5 m,绣球质量0.6 kg,在离地2.0 m处被一男青年抢到.重力加速度取10 m/s2,在绣球被抛出至被抢到的过程中,下列说法正确的是( )
A.重力做功15 J
B.重力势能增加了15 J
C.若以抛出点为参考平面,绣球被抢到时的重力势能为-27 J
D.若以地面为参考平面时,上述过程中绣球重力势能的变化量最大
5.(多选)质量为m的物体,由静止开始下落,由于阻力作用,下落的加速度为g,在物体下落h的过程中,下列说法正确的是( )
A.物体动能减少了mgh
B.物体的动能增加了mgh
C.物体的重力势能减少了mgh
D.物体克服阻力所做的功为mgh
4.势能
必备知识·自主学习
一、
2.mgh 焦耳
3.标量
4.(1)Ep1-Ep2 (2)正功 减少 负功 增加 克服重力做功
5.参考平面 零势能面
二、
1.弹性形变
2.原长
三、
2.有
3.相同
4.减少 增加 Ep1-Ep2
关键能力·合作探究
探究点一
【导学探究】
提示:(1)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,重力势能不一定大,水的重力势能变化越大.
(2)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.
【典例示范】
例1 解析:以地面C为零势能面,根据重力势能的计算公式得D处的重力势能Ep=mgh=0.3×10×(-3.0)J=-9 J.从A处落下到D处的过程中重力势能的减少量ΔEp=mgΔh=0.3×10×(0.7+1.5+3.0)J=15.6 J,故C项正确.
答案:C
素养训练1 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
素养训练2 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
探究点二
【典例示范】
例2 解析:(1)以释放点所在水平面为参考平面,在第2 s末小球所处的高度为
h=-gt2=-×10×22 m=-20 m
重力势能
Ep=mgh=200×10-3×10×(-20)J=-40 J
Ep<0,说明小球在参考平面的下方.
(2)在第3 s末小球所处的高度为
h′=-gt′2=-×10×32 m=-45 m
第3 s内重力做的功为
W=mg(h-h′)=200×10-3×10×(-20+45)J=50 J
由重力做功与重力势能改变的关系可知,小球的重力势能减少了50 J.
答案:(1)-40 J (2)50 J 重力势能减少了50 J
素养训练3 解析:起重机将质量为50 kg的物体从地面提升到10 m高处,重力对物体做功W=-mgh=-50×10×10 J=-5 000 J.重力对物体做多少负功,重力势能就增加多少,则重力势能增加5.0×103 J,故D正确.
答案:D
素养训练4 解析:人的重心升高的高度为:Δh=2.55 m-2.10 m=0.45 m,故该同学跳起后增加的重力势能最大值是:Ep=mgΔh=70×10×0.45 J=315 J,C正确.
答案:C
随堂演练·自主检测
1.解析:弹性势能是指发生弹性形变的物体各部分之间相互作用而具有的能量,A正确;重力势能和弹性势能都是相对的,与零势能面的位置相关,B错误;势能也叫位能,与相互作用的物体的相对位置有关,C正确;重力势能和弹性势能都是状态量,都是在某个状态时所具有的能量,D正确.
答案:ACD
2.解析:功是能量转化的量度,但是能量不能转化为功,A错误;必定有100 J的重力势能转化为其他形式的能量,不一定是动能,B错误;重力做多少正功,重力势能就减少多少,所以物体的重力势能一定减少了100 J,C正确;重力势能与零势能面的选择有关,重力势能的变化只取决于重力做功,与零势能面的选取无关,D错误.
答案:C
3.解析:根据公式WG=mgΔh可知,运输过程中,重力做功为WG=50×10×(-10)J=-5×103 J,即谷物克服重力做了5×103 J的功,A、B错误;由A、B分析可知,重力做了5×103 J的负功,根据重力做功和重力势能的关系可知,则重力势能增加5×103 J,即重力势能减小5×103 J,C错误,D正确.
答案:D
4.解析:重力做功为WG=mgh=0.6×10×(4.5-2.0)=15 J,A正确;重力做正功,重力势能减小,故重力势能减少了15 J,B错误;若以抛出点为参考平面,绣球被抢到时的重力势能为Ep=-mg(h-h1)=-0.6×10×(4.5-2)J=-15 J,C错误;重力势能的变化与重力做功对应,与参考平面的选取无关,D错误.
答案:A
5.解析:根据牛顿第二定律F合=mg,根据动能定理,物体的动能增加了ΔEk=F合h=mgh,故A错误,B正确;物体重力做功mgh,做正功,则物体的重力势能减少了mgh,故C正确;根据牛顿第二定律mg-f=ma=m·g,阻力大小为f=mg,物体克服阻力所做的功为W=fh=mgh,故D正确.
答案:BCD