第1章 第4节 势能及其改变（教师用书word）-2022-2023学年新教材高中物理必修第二册【精讲精练】鲁科版

第4节　势能及其改变 [学业要求与核心素养] 物理观念 科学思维 1．理解重力势能，并记住其公式、单位等。 2．理解弹性势能。 1．理解重力做功与重力势能变化的关系。 2．理解弹力做功与弹性势能的关系。 一、重力势能 1．定义：物体处于一定的__高度__而具有的能。 2．公式：Ep＝__mgh__。 3．单位：__焦耳__，符号__J__。 4．标矢性：重力势能是__标量__，但有__正负__之分。 5．相对性 (1)参考平面：把高度规定为零的水平面。任何物体在该平面上的重力势能__为零__。参考平面的选取是任意的，通常情况下选取__地面__为参考平面。 (2)相对性：物体的重力势能是相对的，它是相对于__零势能参考平面__而言的。 二、重力做功与重力势能改变的关系 1．重力做功的特点 重力做功与__路径__无关，只与初、末位置的高度差有关。 2．两者间的关系 重力对物体做多少功，物体的重力势能就__减少__多少；物体克服重力做多少功，物体的重力势能就__增加__多少。 3．关系式：WG＝__Ep1－Ep2__＝__－ΔEp__。 三、弹性势能及其改变 1．弹性势能：物体因为发生__弹性形变__而具有的能。 2．影响弹性势能的因素 一个物体弹性势能的大小，取决于__弹性形变__的大小。 3．弹性势能的改变 物体弹性势能的改变总是与__弹力做功__相对应，即弹力对外做了多少功，弹性势能就__减小__多少。反之，克服弹力做了多少功，弹性势能就__增大__多少。 4．势能：由__相对位置__决定的能，包括__重力势能__和__弹性势能__。 1．判断下列说法的正误。 (1)只要物体的高度发生变化，其重力一定做功。(√) (2)同一物体在不同高度的重力势能为Ep1＝2 J，Ep2＝－3 J，则Ep1＞Ep2。(√) (3)重力做功多少取决于物体的重力和它通过的位移。(×) (4)重力势能Ep1＝2 J，Ep2＝－3 J，则Ep1与Ep2方向相反。(×) (5)不同弹簧发生相同的形变时具有的弹性势能相同。(×) (6)同一弹簧发生的形变量不同时具有的弹性势能不同。(√) 2．关于重力势能的说法中正确的是(　　) A．质量大的物体其重力势能大 B．位置高的物体其重力势能大 C．水平地面上的物体重力势能都为零 D．水平地面上方物体的重力势能有可能比水平地面下方物体的重力势能小 解析　物体的重力势能Ep＝mgh取决于重力和物体所处的高度，质量大的物体所处的高度可能较小，位置高的物体的重力可能较小，因此它们的重力势能可能较小，选项A、B错误，D正确；参考平面不选水平地面时，重力势能Ep≠0，选项C错误。 答案　D 知识点一　对重力势能的理解 重力势能的正负 (1)重力势能是标量但有正负值，其正、负表示物体相对于参考平面所具有的重力势能的大小。 ①正值表示：物体位于参考平面以上，其重力势能Ep>0。 ②负值表示：物体位于参考平面以下，其重力势能Ep<0。 (2)重力势能的值和参考平面的选取有关，如图所示。 物体在A、B、C三点重力势能的正负如表： 　　　　　各点势能 参考平面　　　　　 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 　 质量为m的小球，从离桌面H高处由静止下落，桌面离地面的高度为h，如图所示。若以桌面为参考平面，则小球落地时的重力势能及整个过程中重力势能的变化量分别是(　　) A．mgh，减少mg(H－h) B．mgh，增加，mg(H＋h) C．－mgh，增加mg(H－h) D．－mgh，减少mg(H＋h) [解析]　重力势能的大小与参考平面的选取有关，小球落地时，在参考平面以下，其重力势能为负值，即Ep＝－mgh。小球下落过程中，重力做功为mg(H＋h)，所以重力势能减少mg(H＋h)。则D正确，A、B、C错误。 [答案]　D 1．(多选)下列关于重力势能的说法，正确的是(　　) A．重力势能只跟物体所处的位置有关 B．重力势能的变化，只与重力做功有关，与其他力做功多少无关 C．重力势能是矢量，在地球表面以上为正，在地球表面以下为负 D．重力势能的变化量等于重力对物体做的功 解析　重力势能是与位置有关的能量，重力势能的变化只跟重力做功有关，跟物体受不受其他力、其他力做不做功以及物体的运动状态都没有关系，而且它是标量，但有正负，正值表明物体处在参考平面上方，负值表明物体处在参考平面下方。重力势能的变化量等于重力对物体做功的负值，也就是说，重力做正功，重力势能减少，减少量等于重力所做的功；重力做负功，重力势能增加，增加量等于克服重力所做的功。故A、B正确，C、D错误。 答案　AB 知识点二　重力做功的特点 1．重力做的功 WG＝mg(h1－h