第4节 势能及其改变（教学课件）物理鲁科版必修第二册

第一节 机械功 鲁科2019 高中物理必修二 第一章 功和机械能 第四节 势能及其变化 新课导入 新课导入 物体因高度而具有的能量 1.重力势能 2.重力做功与重力势能改变的关系 3.弹性势能及其改变 4.课堂小结 目 录 新课教学 重力势能 一 物体因为处于一定的高度而具有的能量称为重力势能 重力势能 一、重力势能 高处的石头 举高的重锤 拦在高处的水 重力势能的大小与哪些因素有关呢？ 猜想与假设： 探究影响重力势能的影响因素 质量 高度 实验方法： 控制变量法 （1）让同一块橡皮泥从不同高度静止下落，观察小桌的下陷情况。 （2）让不同质量的橡皮泥从相同高度静止下落，观察小桌的下陷情况。 质量一定，高度越高， 重力势能越大 高度一定，质量越大， 重力势能越大 实验结论： 重力势能 一、重力势能 2、物理学中，物体的重力势能表示为： 1、定义：物体因为处于一定的高度而具有的能量称为重力势能 Ep 3、重力势能是标量 4、国际单位： 焦耳，符号为 J 5、重力势能具有相对性 有人从五楼窗台上跳下来，为什么一点事也没有？ 脑筋急转弯： 因为他向里跳到五楼的地板上。 算一算：若人的质量为50kg,五楼窗台距五楼地面的高度为1m，距楼外地面的高度为16m，g=10m/s2。则： 1、相对五楼地面，人的重力势能是多少？ 2、相对楼外地面，人的重力势能是多少? 500J 8000J 处同一位置的物体因选取的参考面不同，其重力势能是不同的。 重力势能的相对性 重力势能具有相对性 处于参考面上的物体重力势能为零。因此参考面也称为零势能面。 零势能参考面 mgh2 mg(h1+h2) 0 0 mgh1 -mgh2 0 -mgh1 -mg(h1+h2) 计算物体的重力势能必须先选取零势能参考面 重力势能 重力势能的相对性 ①物体所处的高度总是相对一定的水平参考面而言，相对于不同的水平参考面，物体所处的高度是不同的。因此重力势能也是不同的。 ②求物体的重力势能必先确定零势能面，计算式中的h即为物体重心与零势能面的相对高度。当物体重心在零势能面上方时重力势为正，在零势能面下方为负。 ③如果为了比较势能的大小，应选同一个参考面 ④参考面选取可以是任意的 重力势能的相对性 新课教学 重力做功与重力势能改变的关系 二 滑雪者质量为 m（可视为质点），从 A 点滑向 C 点，位移为 l，与竖直方向的夹角为 θ，A 点离水平面的高度为 h1 ，C 点离水平面的高度为 h2 。 例析 求：1、滑雪者从A点滑到C点的过程重力做的功。 解：由功的定义可得重力做的功： 又： 或 重力做功与路径无关 首末位置高度差 滑雪者质量为 m（可视为质点），从 A 点滑向 C 点，位移为 l，与竖直方向的夹角为 θ，A 点离水平面的高度为 h1 ，C 点离水平面的高度为 h2 。 例析 求：2、滑雪者从A点滑到C点的过程重力势能的变化 在A点的重力势能： 在B点的重力势能： 重力势能变化： 2、当物体由低处向高处运动时：重力做负功，即WG＜０，EP1＜EP2重力势能增大 重力所做的功 重力势能的变化 决 定 二、重力做功与重力势能改变的关系 1、当物体由高处向低处运动时：重力做正功，即WG＞０，EP1＞EP2重力势能减小 高处的物体在下落时对外做功，因此，重力势能可视为一种被暂时存储起来的潜在能量。 在江河中修筑堤坝提高水位，就可以利用水的重力势能发电 建筑工地常用的打桩机就是把重力势能转化为动能。 重力势能的转化 重力势能可根据需要转化为其它形式的能量。 拉满弦的弯弓在恢复原状时能把利箭发射出去 撑杆跳运动员利用手中弯曲的杆弹跳出去 可见，发生弹性形变的物体在恢复原状的过程中能够做功，说明它具有能量。 弹性势能 新课教学 弹性势能 三 物理学中，把物体因为发生弹性形变而具有的能量称为弹性势能。 探究影响弹簧弹性势能大小的因素 将圆珠笔里的弹簧取出，再用硬卡纸做个小纸帽，套在弹簧上，用力将小纸帽往下压，使弹簧产生一定的弹性形变，然后迅速放开手，看看小纸帽能弹多高。 （1）用大小不同的力，使弹簧产生大小不同的弹性形变，看小纸帽弹起的高度有什么不同？ （2）换用不同劲度系数的弹簧，看小纸帽弹起的高度有什么不同？ 注意：不要用力太大，小纸帽弹得太高，造成不必要的麻烦 上述实验说明：用力越大，弹簧弹性形变 ，弹簧的弹性势能 ，弹簧对外做功越多。 越大 越大 三、弹性势能 A B h2 h1 重力势能与物体的相对高度有关 弹性势能与形变物体各部分之间的相对位置有关 势能：由相对位置决定的能量。 势能是存储于一个系统内的能量，不是物体单独所具有的，而是相互作用的物体所共有的。比如：重力势能就是物体与地球所组成的系统所共有的，没有地球， 就谈不上重