第四章 第四节 势能（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理必修第二册（粤教版2019）

第四节　势能 课程内容要求 核心素养提炼 1.认识重力做功与物体运动路径无关的特点． 2．理解重力势能及重力做功与重力势能变化的关系． 3．知道重力势能具有相对性，知道重力势能是物体和地球所组成的系统所共有的． 4．理解弹性势能的概念，知道影响弹性势能大小的相关因素． 1.物理观念：理解重力势能的概念，知道重力做功与重力势能变化的关系、重力势能的相对性，定性了解弹性势能． 2．科学思维：经历重力势能概念的建立过程，了解“势”的含义，理解重力势能的定义及表达式，会用表达式进行计算． 3．科学态度与责任：了解实际生活中的重力做功现象，通过对比形成严肃认真的科学态度． [对应学生用书P69] (一)重力做的功 1．表达式：WG＝mgΔh＝mgh1－mgh2，式中Δh指初位置与末位置的高度差．h1、h2分别指初位置、末位置的高度． 2．正负：物体下降时重力做正功；物体被举高时重力做负功． 3．特点：物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置有关，而跟物体运动的路径无关． (二)重力势能 1．(1)定义：物体由于位于高处而具有的能量． (2)表达式：Ep＝mgh. (3)标矢性：重力势能是标量(选填“标量”或“矢量”)，只有大小，没有方向． (4)单位：焦耳，符号：J． 2．重力做功与重力势能变化的关系 (1)表达式：WG＝Ep1－Ep2＝－ΔEp. (2)两种情况： ①当物体从高处运动到低处时，重力做正功，重力势能减少，即WG＞0，Ep1＞Ep2. ②当物体由低处运动到高处时，重力做负功，重力势能增加，即WG＜0，Ep1＜Ep2.重力做负功也可以说成物体克服重力做功． [思考] (1)瀑布中的水落下的过程中重力做什么功？水的重力势能怎样变化？ (2)货物被起重机吊起的过程中重力做什么功？货物的重力势能怎样变化？ 提示　(1)重力做正功，重力势能减少． (2)重力做负功，重力势能增加． 1．参考平面：物体的重力势能总是相对于某一水平面来说的，这个水平面叫作参考平面．在参考平面上，物体的重力势能取为0． 2．重力势能的相对性 选择不同的参考平面，物体重力势能的数值是不同的． 对选定的参考平面，上方物体的重力势能是正值，下方物体的重力势能是负值，负号表示物体在这个位置具有的重力势能要比在参考平面上具有的重力势能小． 1．定义：发生弹性形变的物体，在恢复原状过程中，能够对外界做功，因而它们具有能量，这种能量叫作弹性势能． 2．影响弹性势能的因素：物体的弹性形变的大小，弹性形变越大，弹性势能越大． 3．弹力做功与弹性势能变化的关系：弹簧弹力做正功，弹性势能就减少；弹簧弹力做负功，弹性势能就增加． [思考] 如图中的弓、金属圈、弹性竿在发生形变时，都会具有什么形式的能量？ 提示　弹性势能． [对应学生用书P70] 探究点一　重力做功的特点 如图所示，一个质量为m的物体，从高度为h1的位置A分别按下列三种方式运动到高度为h2的位置B，在这个过程中思考并讨论以下问题： (1)求出甲、乙、丙三种情况下重力做的功； (2)重力做功有什么特点？ 提示　(1)都是mgh. (2)物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置有关，而跟物体运动的路径无关． 1．重力做功大小只与重力和物体高度变化有关，与受到的其他力及运动状态均无关． 2．物体下降时重力做正功，物体上升时重力做负功． 3．重力做功的特点可推广到任一恒力的功，即恒力做功的特点是：与具体路径无关，而跟初、末位置有关． [特别提醒] 重力做的功与路径无关，只与初末两个位置有关． 为如图所示，质量为m的小球从高为h处的斜面上的A点滚下经过水平面BC后，再滚上另一斜面，当它到达的D点时，速度为零，在这个过程中，重力做功为(　　) A．　　　 B．　　　 C．mgh　　　 D．0 B　[小球由A→B，重力做正功W1＝mgh 小球由B→C，重力做功为0， 小球由C→D，重力做负功 W2＝－mg· 故小球由A→D全过程中重力做功 WG＝W1＋W2＝mg(h－)＝mgh，B正确．] [题后总结]　重力做功计算的方法 计算重力做功时，找出初、末位置的高度差h，直接利用公式WG＝mgh即可，无需考虑中间的复杂运动过程． [训练1]　如图所示，一物体从A点出发，分别沿粗糙斜面AB和光滑斜面AC下滑及斜向上抛出，运动后到达同一水平面上的B、C、D三点．关于重力的做功情况，下列说法正确的是(　　) A．沿AB面滑下时，重力做功最多 B．沿AC面滑下时，重力做功最多 C．沿AD抛物线运动时，重力做功最多 D．三种情况下运动时，重力做的功相等 D　[由于重力做功与路径无关，只与初末位置的高度差有关，故D正确．] 探究点二　重力势能 如图所示，幼儿园小朋友们正在玩滑梯： (1)小朋友从最高点滑落到地面的