2012高中物理 4.2 動(dòng)能 勢(shì)能1課件 粵教版必修2

1、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,一、重力勢(shì)能的理解,1.相對(duì)性因?yàn)镋p=mgh，高度h的相對(duì)性決定了重力勢(shì)能具有相對(duì)性 ，例如計(jì)算放在桌子上的物體具有多大的重力勢(shì)能時(shí)，可能有不同的結(jié)果.如圖所示，若選擇桌面為參考平面，物體的重力勢(shì)能為0，選擇地面為參考平面，物體的重力勢(shì)能為正值，選擇桌面上方的某一高度為參考平面，物體的重力勢(shì)能為負(fù)值.,2.系統(tǒng)性重力是地球與物體相互吸引而

2、產(chǎn)生的，如果沒(méi)有地球?qū)ξ矬w的吸引，就不會(huì)有重力，也不存在重力勢(shì)能，所以重力勢(shì)能是重物和地球這個(gè)系統(tǒng)共同具有的，平時(shí)所說(shuō)的“物體”的重力勢(shì)能只是一種簡(jiǎn)化的說(shuō)法.3.重力勢(shì)能是標(biāo)量物體的重力勢(shì)能為負(fù)值表示物體的重力勢(shì)能比在參考平面上時(shí)具有的重力勢(shì)能要少，這跟用正負(fù)表示溫度高低是相似的.,(1)Ep=mgh，h表示物體重心相對(duì)參考平面的高度,物體在參考平面上方，h>0,在參考平面下方,h<0.(2)某一過(guò)程重力勢(shì)能的變化為Δ

3、Ep=Ep2-Ep1,它與參考平面的選擇無(wú)關(guān).,【典例1】(2011·銅陵高一檢測(cè))如圖所示，桌面距地面0.8 m，一物體質(zhì)量為2 kg，放在距桌面0.4 m的支架上(g=10 m/s2).以地面為參考平面，計(jì)算物體具有的重力勢(shì)能，并計(jì)算物體由支架下落到桌面的過(guò)程中，重力勢(shì)能減少了多少？ 【解題指導(dǎo)】在求解物體的重力勢(shì)能時(shí)，應(yīng)注意物體相對(duì)參考平面所處的高度.,【標(biāo)準(zhǔn)解答】以地面為參考平面，物體的高度為：

4、h1=1.2 m物體的重力勢(shì)能為：Ep1=mgh1=2×10×1.2 J=24 J.物體落至桌面時(shí)的重力勢(shì)能為：Ep2=mgh2=2×10×0.8 J=16 J.物體重力勢(shì)能的減少量為：ΔEp=Ep1-Ep2=(24-16) J=8 J.答案：24 J 8 J,【規(guī)律方法】求重力勢(shì)能及重力勢(shì)能變化的思路首先要選擇某一高度為參考平面，確定出物體相對(duì)參考平面的高度值，物體在參考平面上

5、方，高度為正，在下方高度為負(fù).其次根據(jù)重力勢(shì)能的表達(dá)式Ep=mgh求出物體的重力勢(shì)能，最后代入ΔEp=Ep2-Ep1求重力勢(shì)能的變化量，ΔEp>0，表示重力勢(shì)能增加，ΔEp<0表示重力勢(shì)能減少.,【互動(dòng)探究】以桌面為參考平面，物體具有的重力勢(shì)能為多少？物體由支架下落到桌面的過(guò)程中，重力勢(shì)能減少了多少？ 【解析】以桌面為參考平面，物體的高度為：h1=0.4 m物體的重力勢(shì)能為：Ep1=mgh1=2×10

6、15;0.4 J=8 J.物體落至桌面時(shí)的重力勢(shì)能為：Ep2=0.物體重力勢(shì)能的減少量為：ΔEp=Ep1-Ep2=(8-0) J=8 J.答案：8 J 8 J,二、重力做功與重力勢(shì)能的區(qū)別與聯(lián)系,(1)重力做功是重力勢(shì)能變化的原因，重力做的功與重力勢(shì)能的變化量為等值關(guān)系，兩者均與參考平面的選擇無(wú)關(guān).(2)重力勢(shì)能的變化只取決于物體的重力做功的情況,與物體除重力外是否還受其他力作用以及除重力做功外是否還有其他力做功等因素均無(wú)

7、關(guān).,【典例2】(2011·徐州高一檢測(cè))一個(gè)100 g的球從1.8 m的高處落到一個(gè)水平板上又彈回到1.25 m的高度，則整個(gè)過(guò)程中重力對(duì)球所做的功及球的重力勢(shì)能的變化是(g=10 m/s2)( )A.重力做功為1.8 JB.重力做了0.55 J的負(fù)功C.球的重力勢(shì)能一定減少0.55 JD.球的重力勢(shì)能一定增加1.25 J 【解題指導(dǎo)】求解本題時(shí)應(yīng)注意分析初末位置的高度差以及重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系

8、.,【標(biāo)準(zhǔn)解答】選C.整個(gè)過(guò)程重力對(duì)球做正功，其大小為W=mgΔh=mg(h1-h2)=0.55 J，A、B錯(cuò)誤；重力做正功，重力勢(shì)能減少，且重力做多少正功，重力勢(shì)能就減少多少，因此球的重力勢(shì)能減少0.55 J，C正確，D錯(cuò)誤.,【規(guī)律方法】?jī)煞N方法求重力做的功(1)先求初末位置的高度差，再求出重力與此高度差的乘積即為重力做的功.(2)根據(jù)重力勢(shì)能的變化與重力做功的關(guān)系來(lái)求重力做的功.,【變式訓(xùn)練】關(guān)于重力做功和物體的重力勢(shì)能，下列

9、說(shuō)法不正確的是( )A.重力對(duì)物體做正功時(shí)，物體的重力勢(shì)能一定減少B.物體克服重力做功時(shí)，物體的重力勢(shì)能一定增加C.地球上任何一個(gè)物體的重力勢(shì)能都是一個(gè)確定值D.重力做功的多少和重力勢(shì)能的變化都與參考平面的選取無(wú)關(guān),【解析】選C.重力做正功，物體的重力勢(shì)能減少，重力做多少功，重力勢(shì)能就減少多少，A對(duì)，同理B對(duì).物體的重力勢(shì)能大小除與其質(zhì)量有關(guān)外，還與物體所處的高度有關(guān)，在不同高度處(參考平面確定)，同一物體的重力勢(shì)能不同，C

10、錯(cuò).重力做功的特點(diǎn)是重力做功多少只與初末位置的高度差有關(guān)，與參考平面的選取無(wú)關(guān)，而重力勢(shì)能的變化等于重力做的功，故D對(duì).,【變式備選】(2011·武漢高一檢測(cè))(雙選)如圖所示，物體沿不同的路徑從A運(yùn)動(dòng)到B，其中按不同的路徑：①有摩擦作用；②無(wú)摩擦作用；③無(wú)摩擦，但有其他外力拉它.比較這三種情況下重力做的功W1、W2、W3，重力勢(shì)能的變化量ΔEp1、ΔEp2、ΔEp3的關(guān)系，以下正確的是( )A.W1>W

11、2>W3 B.W1=W2=W3C.ΔEp1=ΔEp2=ΔEp3 D.ΔEp1<ΔEp2<ΔEp3,【解析】選B、C.重力做功的多少與路徑無(wú)關(guān)，取決于物體初、末位置，且與受不受其他力無(wú)關(guān).重力勢(shì)能的變化量只取決于重力做的功，因此，三種情況下重力做功相同，重力勢(shì)能的變化量也相同.,三、對(duì)彈性勢(shì)能的理解,1.彈性勢(shì)能的產(chǎn)生原因2.彈性勢(shì)能的影響因素,3.彈性勢(shì)能與彈力做功的關(guān)系

12、如圖所示，O為彈簧的原長(zhǎng)處(1)彈力做負(fù)功時(shí)：如物體由O向A運(yùn)動(dòng)(壓縮)或者由O向A′運(yùn)動(dòng)(伸長(zhǎng))時(shí)，彈性勢(shì)能增大，其他形式的能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能.(2)彈力做正功時(shí)：如物體由A向O運(yùn)動(dòng)，或者由A′向O運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈性勢(shì)能減小，彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能.(3)彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系為W彈=-ΔEp.,4.彈性勢(shì)能表達(dá)式(1)彈力隨形變量x的變化圖線及圍成面積的意義.類(lèi)比v - t圖象的面積表示“位移”，F(xiàn) -x圖象的面積

13、表示“功”.彈力F=kx，對(duì)同一彈簧k一定，F(xiàn)與x成正比.作圖如圖所示.當(dāng)發(fā)生的位移為x時(shí)，彈力做功W彈=- kx·x=- kx2.(2)彈性勢(shì)能的大小Ep=-W彈= kx2.,(1)對(duì)于同一個(gè)彈簧伸長(zhǎng)和壓縮相同的長(zhǎng)度時(shí)彈性勢(shì)能是一樣的.(2)形變量x=0時(shí)，彈簧為原長(zhǎng)，彈性勢(shì)能為零，此時(shí)彈性勢(shì)能最小.,【典例3】(2011·南京高一檢測(cè))關(guān)于彈簧的彈性勢(shì)能，下列說(shuō)法中正確的是( )A.當(dāng)彈

14、簧變長(zhǎng)時(shí)，它的彈性勢(shì)能一定增大B.當(dāng)彈簧變短時(shí)，它的彈性勢(shì)能一定變小C.在拉伸長(zhǎng)度相同時(shí)，k越大的彈簧，它的彈性勢(shì)能越大D.彈簧在拉伸時(shí)的彈性勢(shì)能一定大于壓縮時(shí)的彈性勢(shì)能,【解題指導(dǎo)】解答本題注意以下兩點(diǎn):,【標(biāo)準(zhǔn)解答】選C.彈簧的彈性勢(shì)能的大小，除了跟勁度系數(shù)k有關(guān)外，還跟它的形變量(拉伸或壓縮的長(zhǎng)度)有關(guān)，如果彈簧原來(lái)處在壓縮狀態(tài)，當(dāng)它變長(zhǎng)時(shí)，它的彈性勢(shì)能應(yīng)該減小，當(dāng)它變短時(shí)，它的彈性勢(shì)能應(yīng)該增大，在原長(zhǎng)處它的彈性勢(shì)能最小，

15、A、B錯(cuò)誤；形變量相同時(shí)，k越大的彈簧，它的彈性勢(shì)能越大，C正確；彈簧無(wú)論拉伸還是壓縮其彈性勢(shì)能決定于其形變量的大小，與是拉伸還是壓縮無(wú)關(guān)，D錯(cuò)誤.,【規(guī)律方法】彈性勢(shì)能變化的判斷方法彈性勢(shì)能具有相對(duì)性，但其變化量具有絕對(duì)性，因此在判斷彈性勢(shì)能的變化時(shí)不必考慮零勢(shì)能位置；彈性勢(shì)能的變化只與彈力做功有關(guān)，彈力做負(fù)功，彈性勢(shì)能增大，反之則減小.,【變式訓(xùn)練】如圖所示,在光滑水平面上有一物體,它的左端連一彈簧,彈簧的另一端固定在墻上,在

16、力F作用下物體處于靜止?fàn)顟B(tài),當(dāng)撤去F后,物體將向右運(yùn)動(dòng),在物體向右運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中下列說(shuō)法正確的是( )A.彈簧對(duì)物體做正功,彈簧的彈性勢(shì)能逐漸減少B.彈簧對(duì)物體做負(fù)功,彈簧的彈性勢(shì)能逐漸增加C.彈簧先對(duì)物體做正功,后對(duì)物體做負(fù)功,彈簧的彈性勢(shì)能先減少再增加D.彈簧先對(duì)物體做負(fù)功,后對(duì)物體做正功,彈簧的彈性勢(shì)能先增加再減少,【解析】選C.彈簧由壓縮到原長(zhǎng)再到伸長(zhǎng),剛開(kāi)始時(shí)彈力方向與物體運(yùn)動(dòng)方向同向做正功,彈性勢(shì)能減小.越過(guò)原長(zhǎng)位

17、置后彈力方向與物體運(yùn)動(dòng)方向相反,彈力做負(fù)功,故彈性勢(shì)能增加,所以只有C正確,A、B、D錯(cuò)誤.,【變式備選】關(guān)于彈性勢(shì)能，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )A.發(fā)生彈性形變的物體都具有彈性勢(shì)能B.只有彈簧在發(fā)生彈性形變時(shí)才具有彈性勢(shì)能C.彈性勢(shì)能可以與其他形式的能相互轉(zhuǎn)化D.彈性勢(shì)能在國(guó)際單位制中的單位是焦耳,【解析】選B.發(fā)生彈性形變的物體的各部分之間，由于有彈力的相互作用，都具有彈性勢(shì)能，A正確；其他物體在發(fā)生彈性形變時(shí)也具有彈性勢(shì)能

18、，故B錯(cuò)誤；彈性勢(shì)能跟重力勢(shì)能一樣，可以與其他形式的能相互轉(zhuǎn)化，C正確；所有能的單位跟功的單位相同，在國(guó)際單位制中的單位都是焦耳，D正確.,【典例】如圖所示，在光滑的桌面上有一根均勻柔軟的質(zhì)量為m、長(zhǎng)度為l的繩子，繩子的1/4懸于桌面下，從繩子開(kāi)始下滑至繩子剛好全部離開(kāi)桌面的過(guò)程中，重力對(duì)繩子做功為多少？繩子的重力勢(shì)能增量為多少？(桌面離地面高度大于l),【解題指導(dǎo)】求解時(shí)注意分析繩子重心高度的變化以及重力做功與重力勢(shì)能的變化.,【標(biāo)準(zhǔn)

19、解答】取桌面為參考平面，剛開(kāi)始時(shí)繩子的重力勢(shì)能為Ep1= mg×( ) 當(dāng)繩子剛好全部離開(kāi)桌面時(shí)，繩子的重力勢(shì)能為Ep2=mg×( l)= mgl，則ΔEp=Ep2-Ep1= mgl-( mgl)= mgl,由W=-ΔEp知重力做功 mgl.答案： mgl 重力勢(shì)能減少 mgl,對(duì)重心的高度判斷不清導(dǎo)致錯(cuò)誤,一實(shí)心的正方體鐵塊與一實(shí)

20、心的正方體木塊質(zhì)量相等，將它們放在水平地面上，下列結(jié)論正確的是(以水平地面為零勢(shì)能面)( )A.鐵塊的重力勢(shì)能大于木塊的重力勢(shì)能B.鐵塊的重力勢(shì)能小于木塊的重力勢(shì)能C.鐵塊的重力勢(shì)能等于木塊的重力勢(shì)能D.上述三種情況都有可能,【正確解答】選B.由于鐵塊的密度大于木塊的密度，質(zhì)量相等時(shí)，鐵塊的體積小于木塊的體積，因此鐵塊的重心低于木塊的重心，可得鐵塊的重力勢(shì)能小于木塊的重力勢(shì)能，故B正確.,【易錯(cuò)分析】本題易錯(cuò)選項(xiàng)及錯(cuò)誤原因分

21、析如下：,1.兩個(gè)物體質(zhì)量比為1∶4，速度大小之比為4∶1，則這兩個(gè)物體的動(dòng)能之比( )A.1∶1 B.1∶4 C.4∶1 D.2∶1【解析】選C.若設(shè)物體m1=m，則m2=4m;v1=4v，v2=v，則動(dòng)能Ek1= m1v12=8mv2，Ek2= m2v22=2mv2，故Ek1∶Ek2=4∶1，C對(duì).,2.(雙選)關(guān)于對(duì)動(dòng)能的理解，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )A.凡是運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)能B.動(dòng)能總

22、為正值C.一定質(zhì)量的物體，動(dòng)能變化時(shí)，速度一定變化；速度變化時(shí)，動(dòng)能也一定變化D.動(dòng)能不變的物體，一定處于平衡狀態(tài),【解析】選C、D.物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能叫動(dòng)能，故A對(duì)；由Ek= mv2知Ek>0，故B對(duì)；由于速度是矢量，當(dāng)速度大小不變、方向變化時(shí)，動(dòng)能不變，但動(dòng)能變化時(shí)，速度大小必然變化，C錯(cuò)；物體動(dòng)能不變時(shí)，其速度方向有可能變化，此時(shí)物體沒(méi)有處于平衡狀態(tài)，D錯(cuò).,3.(2011·佛山高一檢測(cè))(雙選)

23、下列關(guān)于重力勢(shì)能的說(shuō)法正確的是( )A.重力勢(shì)能是地球和物體共同具有的，而不是物體單獨(dú)具有的B.重力勢(shì)能的大小是相對(duì)的C.重力勢(shì)能等于零的物體，不可能對(duì)別的物體做功D.在地面上的物體具有的重力勢(shì)能一定等于零,【解析】選A、B.重力勢(shì)能是由物體和地球的相對(duì)位置所決定的，是地球和物體所共有的，A、B正確；由于重力勢(shì)能的大小與零勢(shì)能面的選取有關(guān)，所以重力勢(shì)能等于零，不等于沒(méi)有對(duì)外做功的本領(lǐng)，C錯(cuò)誤；只有選地面為零勢(shì)能面時(shí)，地面上的

24、物體的重力勢(shì)能才為零，否則不為零，D錯(cuò)誤.,4.自由下落的物體在下落過(guò)程中，其重力做功和重力勢(shì)能變化的情況為( )A.重力做正功，重力勢(shì)能減小B.重力做正功，重力勢(shì)能增加C.重力做負(fù)功，重力勢(shì)能減小D.重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加【解析】選A.下落時(shí)，物體高度降低，所以重力做正功，重力勢(shì)能減小，A正確.,5.一根長(zhǎng)為2 m，重20 kg的均勻木桿放在水平地面上，現(xiàn)將它的一端緩慢地從地面上抬高0.5 m，另一端仍擱在地上不動(dòng)，該