4.4 势能 课件 -2023-2024学年高一下学期物理粤教版（2019）必修第二册

4.4 势能 4.4 势能 新粤教版（2019）高中物理必修第二册 第四章 耸立在峭壁上的石头落下时能在地面上砸出很深的坑,蓄能水电站水库中的水从高处被释放时能带动发动机发电,紧绷的弓弦能够把箭射出去,如上图所示.在上述情境中,高处的石头、水和发生弹性形变的弓弦都具有潜在的能量.那么,这种能量是什么?又具有什么特点? 物体由于位于高处而具有的能量叫作重力势能，用符号ＥＰ表示。 重力势能 影响重力势能的因素 将一个质量为m、静止的物块，匀速举高h。试导出物块此时重力势能的表达式。 分析：外力F对物体做多少功，就有多少能量转化为该物体的重力势能。 m ｈ Ｆ 4班 【说明】 1.重力势能的表达式：EP=mgh（重力势能等于物体所受重力与所处高度的乘积） 2.重力势能是标量，SI制中， 单位为：焦耳（J） 3.重力势能是状态量。 4.重力势能具有相对性——参考平面 （若无特别说明一般取地面为参考平面） 3，5班 放在书柜中第二层的一本书选用不同的参考平面，它的重力势能有什么不同？ mgh -3mgh 0 重力势能的相对性 （1）选择不同的参考平面，同一位置的物体重力势能不相等 （2）重力势能有正、负 正：说明物体在参考平面的上方 负：说明物体在参考平面的下方 （3）正、负表示重力势能的数值。 讨论：-10J的重力势能与5J的重力势能大小关系？ 重力势能的相对性 如图所示,一个质量为m的小球,从同一高度h处分别沿竖直方向下落、沿斜面下滑、沿水平方向抛出,最后落到同一水平面上.小球沿上述三条不同路径运动，重力对小球所做的功相同吗?重力做功与物体运动的路径有关吗? 重力做功的特点 讨论与交流 θ L 小球沿上述三条不同的路径运动,重力对小球所做的功WG均为mgh,与小球运动的具体路径无关. WG=mgh 下面我们对此进行理论分析 这一过程中,重力所做的功 一个质量为m的物体,在重力的作用下,从高度为h1的位置A,沿任意路径运动到高度为h2的位置B. 我们把整条路径分割成许多很短的小段,使得每一小段都可以近似地看成一条线段. 设每一小段的位移大小为△s 则重力所做的功 　　重力做功只与运动物体的起点和终点的位置有关，而与运动物体所经过的路径无关　 重力做功的特点 A h2 Δh h1 B WG=mgh1-mgh2 WG=Ep1- Ep2 =- (Ep2- Ep1) =-△Ep 重力做功与重力势能的关系 求物体m从A落到B的过程中,重力做的功 WG=-△Ep A B h1 Δh h2 WG = Ep1 - Ep2 重力做功WG (正、负） 重力势能EP（增、减） 重力做功和重力势能变化的关系 物体 上升 物体 下降 正 负 减少 增加 重力做的功等于重力势能的减少 物体克服重力做的功等于重力势能的增加 重力做正功时,重力势能减少; 重力做负功时,重力势能增加 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 13 提问:高度是什么? 例： 质量0.5kg的小球，从桌面以上h1=1.2m的A点落到地面的B点，桌面高h2=0.8m． (g=10m/s2) 参考 平面 小球在A点重力势能 小球在B点重力势能 下落过程小球重力做功 下落过程小球重力势能变化 桌面 地面 6J 10J -4J 0 10J 10J 减少10J 减少10J ►选取不同的参考平面,物体的重力势能的数值不同 ►对一个确定的过程，WG和△EP与参考面的选择无关 h1 h2 A B 结论 ： △EP =EP2－EP1 =mgh2－mgh1 =－（mgh１－mgh２） =－WG 重力做功与重力势能变化的关系 温馨提示：重力势能与参考面的选取有关，但重力势能的变化与参考面的选取无关 （Ep1为初位置重力势能，Ep2为末位置重力势能） 弹性势能 发生弹性形变的物体,如上紧的发条、扭绞的橡皮筋在恢复原状过程中,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. 【讨论与交流】 影响弹性势能的因素： 弹性势能 (2)将同一个小球依次放在劲度系数不同的弹簧上,使不同的弹簧产生相同大小的形变,迅速放手,使小球反弹,比较小球所能到达的最大高度 观察与思考 如图4-4-6所示,取两根劲度系数不同的弹簧和一个轻质小球 (1)分别用大小不同的力把小球压在同根弹簧上,使同一根弹簧产生不同的形变,迅速放开手,使小球反弹,比较小球所能到达的最大高度 从