第二节 动能 势能
一、学考要求
1、课标要求
（1）知道动能、势能和机械能；
（2）理解重力势能，知道重力势能变化与重力做功的关系。
（2）知道重力做功与路径无关。.
2、考纲要求
主题
内 容
要求
动能势能
动能 重力势能
Ⅱ
动能、势能在考查中可能以选择题、实验题、解答题等形式出现，在选择题中可能单独考查概念，或动能定理，或机械能守恒定律，在实验题中可能考查探究动能定理、验证机械能守恒定律，在解答题中力学综合、力电综合题进行考查。
二、教材分析
1.教材内容概述
动能、和势能是自然界能量存在的一种形式，在模块知识中也是机械能和能源教学的基本概念；在力学、电磁学、热学中涉及能量及其转化问题中必然会涉及到动能、势能，也是进一步理解分子动能、电势能、分子势能的基础。
2.教学侧重点
动能、重力势能的概念及重力做功跟物体重力势能改变的关系
3.教学难点
重力势能的系统性和相对性。
4.延伸知识
能量是指物体能够做功的本领，有能量就可以做功，做功也可以改变物体的能量。但有能量不一定要去做功，不能把能量看成做功。
动能是相对量，式中的v与参照系的选取有关，不同的参照系中，v不同，物体的动能也不同。质点以运动方式所储存的能量，但在速度接近光速时有重大误差。狭义相对论则将动能视为质点运动时增加的质量能，修正后的动能公式适用于任何低于光速的质点。
两个物体仅受万有引力而相互吸引的重力势能。两个物体仅受万有引力而相互吸引的过程其实挺复杂的，首先要把二体问题（两个物体之间由于引力运动的问题）转化为单体问题（一个物体受到另一个固定的物体的引力而运动的问题，转化的方法在某些普通物理教材和理论物理力学教材当中有讲），再把直线运动的过程看成是椭圆运动过程的极限，根据开普勒第三定律求解。另外，如果求的是碰撞前的瞬时速度的话，可以先用动量守恒判断出碰撞前两个物体的速度之比，再用机械能守恒求出碰撞时的速度，不过这种方法要求碰撞的物体是有大小的球体，否则只把它们看作质点的话碰前一刹那的引力势能为负无穷大。 如果考虑g是变量的话，那么重力势能就过渡到引力势能，引力势能表达式是-GMm/r，不过零势能处在无穷远。
三、教法示例
（一）动能
教法一：情景、问题方法
图4-2-1，有人计算过，一只小鸟以960千米/时的速度撞击到飞机时，就会产生21.6万牛的力。可见运动着的物体是有能量的； 飞过来的足球用头一顶就飞出去了，但飞来的如果是铅球，你还敢用头顶吗？中国功夫中有飞针穿玻璃、扑克牌击穿易拉罐，针和扑克牌为什么有这么大的能量？
定义：物体由于运动而具有的能量叫动能。
表达式：
单位：在国际单位制中,功的单位:焦尔,符号J。
标量性：动能是标量，是能量的一种存在形式，只有多少，没有方向。
（二）重力势能
教法一：情景、问题法
如图4-2-2所示，峭壁上的石头为什么掉落时有大的破坏力？打夯时为什么要用较重的石夯？为什么抬的越高效果越好？
重力势能：物体由于被举高发明奖具有的能量叫重力势能。重力势能的大小因素与物体质量和高度有关。
（１）定义式：Ep＝mgh ，物体的重力势能等于物体的重量和它的高度的乘积。
Ep→物体的重力势能，单位：焦（J）
m→物体的质量，单位：千克（kg）
g→重力加速度，单位：米每二次方秒（ｍ/s2）
h→物体的高度，单位：米（ｍ）
（２）推导重力势能的单位：
１kg·ｍ/s2·ｍ＝１Ｎ·ｍ＝１J
重力势能的单位与功的单位相同，在国际单位制中都是焦耳，简称焦，记为J。
（３）重力势能是标量
（三）重力势能的进一步理解
教法一：讨论法
1、重力势能的相对性
思考：如图4-2-3中A点处的物体在选择一楼地面和二楼地面为0高度时，重力势能数值一样吗？在一个问题中能否有两个数值？
总结：
①参考平面的选取是任意的；
②选取不同的参考平面，物体的重力势能的数值是不同的，但重力势能变化时的差值却是相同的；
③重力势能的正负值表示物体所具有的重力势能是在参考平面上还是下。在参考平面上方的物体，高度是正值，重力势能是正值；在参考平面下方的物体，高度是负值，重力势能是负值；
④通常选地面为参考平面。
2、重力势能的增量
如图4-3-4所示，质量为m的物体由离地面高为h1的A点沿曲线运动到高为h1的地B点，其重力势能的增加量为：
可见，重力势能的变化只与始末位置的高度差有关与路径无关，与参考面的选取无关。
重力做功与重力势能的变化关系
讨论：物体由高处运动到低处时，重力做什么功，重力势能增大还是减少？
物体由低处运动到高处时，重力做什么功，重力势能增大还是减少？
①重力做正功时，重力势能减少，减少的重力势能等于重力所做的正功。
②重力做负功（克服重力做功）时，重力势能增加，增加的重力势能等于克服重力所做的功。
WG＝－mg△h＝mgh1－mgh2=－△Ep
四、本节小节
本节课我们学习了：?
1.势能由物体间的相互作用而产生，由它们的相对位置而决定。
2.势能是标量，单位是焦耳。
3.重力对物体所做的功与物体的运动路径无关，只跟物体运动的始、末位置有关，重力所做的功等于物体始、末位置的重力势能之差。?
4.重力势能是地球和地面上的物体共同具有的，一个物体的重力势能的大小与参考平面的选取有关。
课件18张PPT。动能 势能一 能1、一个物体能够对外做功或放热，则这个物体具有能。2、能有各种形式；
机械运动------机械能
分子运动---------内能（热能、化学能）
电荷运动-------电磁能
核运动---------核能3、各种形式的能可以互相转化；4、功是能量转化的量度5、功是过程量，能是状态量。二 动 能1、物体由于运动而具有的能。2、动能大小：3、是标量、状态量，
单位是“焦耳”（J）三 重力势能 三 重力势能 定义：由重力决定的与高度有关的能。
表达式：EP=mgh
单位：焦耳 符号 J
是标量
是状态量1、参考平面---重力势能的相对性 对选定的参考平面而言，在参考平面上方的物体，高度是正值，重力势能也是正值；
在参考平面下方的物体，高度是负值，重力势能也是负值.物体具有负的重力势能，表示物体在该位置具有的重力势能比在参考平面上具有的重力势能要少.
三 重力势能 三 重 力 势 能重力势能的增量（?只与始末位置的高度差有关与路径无关） 重力所做的功只跟初位置的高度h1和末位置的高度h2有关，跟物体运动的路径无关.三 重力势能 重力做功的特点：重力势能的变化重力做正功时，重力势能减少，减少的重力势能等于重力所做的正功.
重力做负功（克服重力做功）时，重力势能增加，增加的重力势能等于克服重力所做的功.、WG＝－mg△h＝mgh1－mgh2弹性势能 弹性势能弹性势能发生弹性形变的物体，在恢复原状时能够对外界做功，因而具有能量，这种能量叫做弹性势能。
弹簧的弹性势能跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关，被拉伸或压缩的长度越长，恢复原状时对外做的功就越多，弹簧的弹性势能就越大.弹簧的弹性势能还跟弹簧的劲度系数有关，被拉伸或压缩的长度相同时，劲度系数大的弹簧的弹性势能大。 位能势能也叫位能，是由相互作用的物体的相对位置决定的.重力势能是由地球和地面上物体的相对位置决定的，弹性势能是由发生弹性形变的物体各部分的相对位置决定的.
练习1.关于功和能，下列说法正确的是（ ）
A.功就是能，功可以转化为能
B.做功越大，物体的能越大
C.能量转化中，做的功越多，能量转化越多
D.功是物体能量的量度2、下面关于动能的说法中正确的是（ ）
A、凡是运动的物体都具有动能
B、动能总是正值
C、一定质量的物体，动能变化时速度一定变化，速度变化时动能一变化
D、动能不变的物体一定处于平衡状态解：（1）（1）杠铃的重力势能增加了多少？重力做了多少功？
（2）运动员做了多少功?有多少化学能转化为杠铃的重力势能?3.运动员将质量为150 kg的杠铃举高2米：（2）运动员做功等于杠铃重力势能的增加，
即3000J。本节小结1.势能由物体间的相互作用而产生，由它们的相对位置而决定。
2.势能是标量，单位是焦耳。
3.重力对物体所做的功与物体的运动路径无关，只跟物体运动的始、末位置有关，重力所做的功等于物体始、末位置的重力势能之差。?
4.重力势能是地球和地面上的物体共同具有的，一个物体的重力势能的大小与参考平面的选取有关。作 业
作业本：课本P72 （4）、（5）
（6）
练习册：P53-P56
