2.2 势能的改变 学案 (1)

2.2
势能的改变
学案1
【学习目标】
1、理解重力势能的概念，会用重力势能的定义进行计算.
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.
【学习重点】
重力势能的概念及重力做功跟物体重力势能改变的关系。
【知识要点】
1.重力势能
(1)定义：
重力势能是由于物体处于一定高度而具有的能量.
以二楼的地板作为参考平面,二楼房间里的物体A具有正的重力势能,一楼房间里的物体B具有负的重力势能.
(2)重力势能表达式Ep=mgh.
(3)重力势能是标量,由物体所处的位置状态决定,是状态量.
(4)重力势能的相对性.
选择不同的参考平面,物体的重力势能的数值是不同的,选择哪个水平面作为参考平面,可视研究问题的方便而定.通常选择地面作为参考平面.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.
(5)重力势能的系统性
重力势能实际上是物体与地球这一系统共同具有的,平常所说的某一物体具有的重力势能实际上是系统共有的,这只是一种约定俗成的说法.
2.重力做功与重力势能变化的关系
(1)重力做功的特点
重力做功与路径无关,只与物体起点和终点位置的高度差有关.
(2)重力做功与重力势能的变化
重力做多少正功,重力势能就减少多少；重力做多少负功(或称克服重力做了多少功),重力势能就增加多少.即重力做功等于重力势能的减少量,W=Ep1－Ep2=ΔEp.
3.弹性势能
(1)发生弹性形变的物体,在恢复形变时能对外界做功,具有一种潜在的能量.
(2)弹性势能有关因素
弹性势能随形变量增大而增加.
【典型例题】
【例1】
如图所示,一物体质量m=2
kg,在倾角θ=37°的斜面上的A点以初速度v0=
3
m/s下滑.A点距弹簧上的挡板位置B的距离为AB＝4
m,当物体到达B后,将弹簧压缩到C点,最大压缩量为BC＝0.2
m.然后,物体又被弹簧弹上去,弹到最高位置D点,D点距A点为AD＝3
m.求物体跟斜面间的动摩擦因数.(g取10
m/s2,弹簧及挡板质量不计)
解析：利用动能定理对A→B→C→D全过程列式：
W=mgsinθ－f(+2+)=0－mv02
f=μmgcosθ
两式联立可解得:μ=≈0.52.
【达标训练】
1.下图表示一个斜抛物体的运动,当物体由抛出位置1运动到最高位置2时,重力做功是多少？重力势能改变了多少？由位置2运动到跟位置1在同一水平面上的位置3时,重力做功和重力势能的变化是多少？由位置1运动到位置3呢？
2.以下关于重力势能的说法中，正确的是___.
A.地面上的物体的重力势能一定为零
B.质量大的物体重力势能一定大
C.高处物体的重力势能一定大
D.重力做正功时，物体的重力势能一定变化
3.关于重力势能，下列说法中正确的是（
）
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，重力势能变小了
D.重力势能的减少量等于重力对物体做的功
4.选择不同的水平面作参考平面，物体在某一位置的重力势能和某一过程中重力势能的改变量（
）
A.都具有不同的数值
B.都具有相同的数值
C.前者具有相同数值，后者具有不同数值
D.前者具有不同数值，后者具有相同数值
答案：
1.解析：由位置1→2,重力做功－mgh,重力势能增大mgh；由位置2→3,重力做功mgh,重力势能减少mgh(增加－mgh)；由位置1→3,重力做功和势能变化均为零.
2.
答案：D
3.
解析：物体的重力势能与参考面有关，同一物体在同一位置相对不同的参考面的重力势能不同，A选项错.物体在零势能面以上，距零势面的距离越大，重力势能越大，物体在零势面以下，距零势面的距离越大，重力势能越小，B选项错，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选项错，重力做的功量度了重力势能的变化，D选项正确.
答案：D
4.
解析：物体的重力势能与参考面有关，同一物体在同一位置相对不同的参考面，重力势能的数值不同.物体重力势能的改变量跟参考面无关，选项D正确.
答案：D
【反思】
收获
疑问