4.1 势能的变化与机械功 课件16张PPT

（1）打桩机的重锤举高后从高处落下时，为什么能把水泥桩打进地里?
（2）站在高处石头下面的人为什么感到害怕？
第四章 第一节
§4.1势能的变化与机械功
由以上实例可以知道，物体处在一定高度时，就具有了一定的能量。当它从所处的高度落下时，这些能量就会以做功的方式释放出来。
问：物体由于位于高处而具有的能量是什么能量呢？
实例展示 初步感知
一、重力势能
2、影响因素：
1、定义:物体由于位于高处而具有的能量
质量和所处高度
重力做功的特点
物体竖直下落
A
h
B
m
物体沿斜线运动
A
C
h
θ
m
L
6
Δh1
Δh2
Δh3
物体沿曲线运动
A
C
h
A
△h 1
θ
m
L
7
Δh
h2
h1
A
B
物体从A落到B的过程中,重力做功
结论：(1)物体运动时，重力对它做的功跟物体运动的路径无关，只跟它的起点和终点的位置有关（或者说只与初、末位置的高度差有关）
(2)计算式：WG =mgh =mgh1-mgh2
“mgh”是一个具有特殊意义的物理量。
“mgh” 是一个具有特殊意义的物理量
“mgh”与重力做功有着密切的关系
“mgh”随着高度的变化而变化，与势能的基本特征一致
把mgh叫做物体的重力势能，EP=mgh
即物体的重力势能等于它所受重力大小与所处高度的乘积。
重力势能的概念
WG＝mgh1－mgh2
WG＝EP1－EP2
初位置的重力势能
末位置的重力势能
重力势能与重力做功的关系
2.重力做的功与重力势能的关系式
重力势能EP=mgh
（1）标量
（2）单位：1J=1N·m
重力做功和重力势能变化的关系
（1）重力势能的变化
重力势能的变化又叫重力势能的增量（ΔEP），指一个物体在运动过程中末状态的重力势能Ep2与初状态的重力势能Ep1两者的差值，即
ΔEP＝ Ep2－Ep1　
＝ mgh2-mgh1

（2）重力势能的变化与重力做功的关系
一个质量为m的物体从高度为h1的位置A竖直向下运动到高度是h2的位置B.
重力做功WG=mg(h1-h2)=mgh1-mgh2＞0
重力势能的变化ΔEP=mgh2-mgh1＜0
分析：物体下降时，重力做正功，重力势能减少，即WG＞0，EP1＞EP2；且WG=-ΔEP，
即减少的重力势能等于重力所做的功。
若物体由B上升到A：
重力做功WG= -mg(h1-h2)=mgh2-mgh1＜0
重力势能的变化ΔEP=mgh1-mgh2＞0
分析：物体上升时，重力做负功，重力势能增加，即WG＜0，EP1＜EP2，且WG=-ΔEP，
即增加的重力势能等于物体克服重力所做的功
重力对物体所做的功等于物体重力势能变化量的负值，即WG=-ΔEP= EP1-EP2
h
h2
h1
A
B
Δ
WG = Ep1 - Ep2
重力做功WG
(正、负）
重力势能EP
（增加、减少）
重力做功和重力势能变化的关系
物体
上升
物体
下降
正
负
减少
增加
重力做的功等于重力势能的减少
物体克服重力做的功等于重力势能的增加
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重力势能的相对性
1、参考平面（零势能面）的选择：（1）参考平面的选择是任意的，可视解决问题的方便而定；（2）通常选择地面或物体运动时所达到的最低点为参考平面。如果没有特别说明参考平面就是地面。
2、重力势能的相对性：选择不同的参考平面，重力势能的数值是不同的，即重力势能的大小具有相对性。因此在表达重力势能的大小时，要指明参考平面的位置。
3、重力势能变化的绝对性：重力势能的大小具有相对性，与参考平面的选择有关，但重力势能的差值与参考平面的选择无关，即重力势能变化（差值）的绝对性。
4、重力势能的正负：对选定的参考平面而言，在参考平面上方的物体，重力势能是正值；在参考平面下方的物体，重力势能是负值。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。

△h
h2
h1
A
B
二、弹性势能
1、定义：物体由于发生弹性形变而具有的能量
2、影响因素：
3、特点：
物体的形变量越大，弹性势能越大
物体的形变量和劲度系数
想一想：重力势能跟重力做功密切相关， 如果没有了重力，物体还有重力势能吗？
势能的系统性
没有！
重力势能是地球与受重力作用的物体所组成的“系统”所共有的，平常所说的“物体”的重力势能，只是一种简化的说法。
弹性势能是弹力装置与受弹力作用的物体所组成的“系统”所共有的。
例： 如图，质量0.5kg的小球，从桌面以上h1=1.2m的A点落到地面的B点，桌面高h2=0.8m．请按要求填写下表．(g=10m/s2)
参考
平面
小球在A点重力势能
小球在B点重力势能
下落过程小球重力做功
下落过程小球重力势能变化
桌面
地面
6J
10J
-4J
0
10J
10J
减少10J
减少10J
h1
h2
A
B
?选取不同的参考平面,物体的重力势能的数值不同
?对一个确定的过程，WG和△EP与参考面的选择无关
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课堂小结
一、重力做功的特点：
与路径无关，只与起点和终点的高度差有关
二、重力势能：物体由于位于高处而具有的能。
表达式
三、重力做功与重力势能变化的关系
重力做正功，重力势能减少
重力做负功，重力势能增加
四、重力势能是相对的 ，正负表示大小。
一般不加说明是以地面或题目中的最低点所在的平面作为零势能参考面。
五、势能是系统所共有的