(讲义)第1章 第4节 势能及其改变-【提分教练】2023-2024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

[核心素养·明目标]

知识点一　重力势能

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。

1：思考辨析(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)物体越高，重力势能一定越大。   (×)

(3)处在零势能参考平面上的物体重力势能均为零。  (√)

知识点二　重力做功与重力势能的改变

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。

　因为重力做功与路径无关，只与初、末位置的高度差有关，因此在计算时只找初、末位置，不考虑其过程。

2：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)从山顶选择不同的路径下山，重力所做的功一定不同。  (×)

(2)物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加。  (√)

(3)重力做正功，重力势能一定减少。   (√)

知识点三　弹性势能及其改变

1．定义

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。

　弹弓是一种兵器，也是一种儿童玩具。它是由两根橡皮筋和一个木叉制成的。如图所示，拉伸橡皮筋，可以把“子弹”射出去。拉伸的橡皮筋为什么可以把“子弹”射出去？

提示：拉伸的橡皮筋具有弹性势能。

3：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)对于弹性势能，一般地，物体的弹性形变量越大，弹性势能越大。

  (√)

(2)弹力做了多少功就有多少弹性势能发生变化。 (√)

(3)弹簧弹力做正功过程，是弹簧恢复原长的过程，弹性势能减少。 (√)

考点1　重力势能

1．重力势能的性质

(1)重力势能的相对性

重力势能具有相对性，即重力势能的大小与参考平面的选取有关。

(2)重力势能变化量的绝对性

当一个物体由一个位置运动到另一个位置时，重力势能之差是一定的，与参考平面的选取无关。实际问题中我们更关注的是重力势能的变化量。

(3)重力势能的系统性

所谓物体的重力势能，实际上是地球和物体组成的系统所共有的，并非物体单独所有，通常所说的物体具有多少重力势能，实际上是一种简略的说法。

2．重力势能的正、负

(1)重力势能是标量，但有正、负值，其正、负表示物体重力势能相对于参考平面上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。

例如，Ep1＝100 J，Ep2＝－100 J，则Ep1>Ep2。