(教用word)第1章　第4节　势能及其改变-【提分教练】2022-2023学年新教材高中物理必修第二册(鲁科版2019)

第4节　势能及其改变 学业要求＋核心素养 1．理解重力势能，知道重力势能的相对性、系统性。(物理观念) 2．能通过模型构建，理论推导重力做功与重力势能变化的关系。(科学思维) 3．利用逻辑推理和类比的方法掌握弹力做功与弹性势能变化的关系。(科学思维) 一、重力势能 1．基础梳理 (1)定义 物体因为处于一定的高度而具有的能量。 (2)表达式 Ep＝mgh，其中h表示物体的高度，Ep的单位是焦耳，符号J。 (3)标矢性 重力势能是标量，只有大小，没有方向。 2．尝试探究 如图所示，桌面距地面h1，一物体质量为m，静止在距桌面h2处。 (1)以地面为参考平面，物体具有的势能是多少？物体由静止下落到地面的过程中，重力势能减小了多少？ 提示：Ep1＝mg(h1＋h2)，ΔEp＝mg(h1＋h2)。 (2)以桌面为参考平面，物体具有的势能是多少？物体由静止下落到地面的过程中，重力势能减小了多少？ 提示：Ep2＝mgh2，ΔEp′＝mg(h1＋h2)。 (3)以上的数据说明什么？ 提示：重力势能的大小与零势面选取有关，而势能改变量大小与零势面选取无关。 二、重力做功与重力势能改变的关系 1．基础梳理 (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；重力做功总是对应于物体重力势能的变化，两者的大小相等，并且与是否存在其他作用力及其他力是否做功无关。 (2)两者间的关系 ①物体的重力做多少功，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。 ②关系式：WG＝Ep1－Ep2＝－ΔEp。 2．尝试探究 如图所示，质量为m的小球下落过程依次经过A、B、C三点，A、B、C三点离地面的高度分别为hA、hB、hC，EpA、EpB、EpC分别表示小球在A、B、C三点的重力势能。 请完成表格中内容： 参考平面 地面 B点所在水平面 A点所在水平面 EpA ①mghA mg(hA－hB) 0 EpB mghB 0 ②－mg·(hA－hB) EpC mghC ③－mg(hB－hC) －mg(hA－hC) A→B重力势能变化 ④－mg(hA－hB) －mg(hA－hB) －mg(hA－hB) B→C重力势能变化 －mg(hB－hC) ⑤－mg(hB－hC) －mg(hB－hC) (1)通过该表，你能得到怎样的结论？ 提示：重力势能与参考平面的选取有关，重力势能的变化与参考平面的选取无关。 (2)A→B过程、B→C过程重力做功分别为多少？ 提示：A→B过程，重力做功WG＝mg(hA－hB)；B→C过程，重力做功W′G＝mg(hB－hC)。 (3)通过表格和(2)可以得到重力做功与重力势能的变化之间是什么关系？ 提示：重力做正功，重力势能减少；且有重力势能的变化ΔEp＝－WG。 (4)若小球向上运动，重力做什么功？重力势能如何变化？两者是什么关系？ 提示：重力做负功，重力势能增加，仍有WG＝－ΔEp。 三、弹性势能及其改变 1．基础梳理 (1)弹性势能 物体因为发生弹性形变而具有的能量。 (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)弹力做功与弹性势能的改变 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，弹性势能就减少多少，克服弹力做了多少功，弹性势能就增加多少。 (4)势能：人们把这类由相对位置决定的能量称为势能。 2．尝试探究 如图所示，小明玩蹦蹦杆，不停地向上跳起和下落。 (1)小明下落时将弹簧压缩，弹力做什么功？弹性势能怎样变化？ 提示：做负功。弹性势能增加。 (2)小明向上弹起，弹力做什么功？弹性势能怎样变化？弹簧弹力做功与弹性势能有何关系？ 提示：做正功。弹性势能减少。弹力做正功，弹性势能减少；弹力做负功，弹性势能增加。 1．判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)物体的质量越大，重力势能一定越大。 (×) (2)重力势能是标量，只有大小，没有正负之分。 (×) (3)重力做5 J的正功，重力势能增大了5 J。 (×) (4)跳伞运动员从某一高度跳下，有风和无风时，由于运动路径不同，重力做功不同。 (×) (5)选不同的零势能点，同一物体的重力势能不同，重力势能改变量相同。 (√) (6)弹簧越长，弹性势能越大。 (×) (7)弹力做正功，弹性势能减小；弹力做负功，弹性势能增大。 (√) (8)弹性势能与重力势能类似，也有相对性，如弹簧拉伸时Ep>0，弹簧压缩时，Ep<0。 (×) 2．(多选)关于重力势能的理解，下列说法正确的是(　　) A．重力势能有正负，是矢量 B．重力势能的零势能面只能选地面 C．重力势能的零势能面的选取是任意的 D．重力势能的正负代表大小 CD　重力势能是标量，但有正负，