第1章 第4节 势能及其改变(课件)-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高一物理必修第二册（鲁科版2019）

第4节　势能及其改变 知识 清单破 知识点 1 知识点 1 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;单位:焦耳,符号: J。 3.标矢性:重力势能是标量,但有正负。 4.零势能参考平面:高度规定为零的水平面。任何物体在该平面的重力势能为零。 第1章 功和机械能 第1讲　描述运动的基本概念 1.重力做功表达式:WG=mgh=mgh1-mgh2,式中h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.重力做功的正负:物体下落时重力做正功,物体被举高时重力做负功,也可以说成物体克服 重力做功。 3.重力做功的特点:物体运动时,重力对它做的功只跟它始末位置的高度差有关,而跟物体运 动的路径无关。 4.重力做功与重力势能改变的关系 表达式:WG=Ep1-Ep2=-ΔEp。 5.重力势能的相对性:重力势能总是相对零势能参考平面而言的,Ep=mgh中的h是物体重心相 对参考平面的高度。零势能面选择不同,则物体的高度h不同,重力势能的大小也就不同。 知识点 1 知识点 2 重力做功和重力势能改变的关系 第1章 功和机械能 第1讲　描述运动的基本概念 1.定义:物体因为发生弹性形变而具有的能量。 2.弹簧的弹性势能:弹簧的长度为原长时,弹性势能为0。在弹性限度内,弹簧被拉长或被压缩 时,就具有了弹性势能。弹性势能的大小与形变量的大小和弹簧劲度系数有关。 3.弹力做功与弹性势能的改变 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,弹性势能就减小多少,克服 弹力做了多少功,弹性势能就增大多少。 4.势能:由相对位置决定的能量称为势能,势能是存储于一个物体系统内的能量,不是物体单 独具有的,势能包括重力势能和弹性势能。 知识点 1 知识点 3 弹性势能 第1章 功和机械能 第1讲　描述运动的基本概念 知识辨析 判断正误,正确的画“√”,错误的画“✕”。 1.重力做功由重力和物体的位移大小决定。 (　    ) 由WG=mgh知,重力做功由重力和物体初、末位置的高度差决定。 2.同一物体在不同高度时,重力势能不同。 (　    ) 3.同一物体的重力势能Ep1=2 J,Ep2=-3 J,则Ep1>Ep2。     (　    ) 4.只要弹簧的形变量相同,弹性势能就相同。 (　    ) 弹性势能的大小还与弹簧的劲度系数有关。 5.弹性势能是由于弹力做功引起的。 (　    ) 6.拉开弹簧时(未超过弹性限度),弹簧弹力做负功,弹簧的弹性势能增加。 (　    ) ✕ √ √ ✕ √ √ 第1章 功和机械能 第1讲　描述运动的基本概念 疑难 情境破 疑难1 重力做功与重力势能改变的关系 情境探究 　　泥石流是指在山区或者其他沟谷深壑、地形险峻的地区,因为暴雨、暴雪或其他自然灾 害引发的山体滑坡并携带有大量泥沙以及石块的特殊洪流。石块从高处落下会对人和建筑 物造成危害,现将该过程简化为如下模型: 如图所示,将质量为m的物块从A移到B可以有如下三种方式: 方式1:沿着折线AOB路径①移动。 方式2:沿着直线AB路径②移动。 方式3:沿着曲线ACB路径③移动。 第1章 功和机械能 第1讲　描述运动的基本概念 问题1 沿着上述三条路径移动物块,重力做的功分别是多少? 提示    沿路径①,重力做的功W1=mgh。 沿路径②,重力做的功W2=mg sin α· =mgh。 沿路径③,我们可以把整个路径分成许多很短的小段,每小段曲线的长度都很小,近似可以看 成是一段倾斜的直线,设每小段的高度差为Δh1、Δh2、Δh3…整个路径重力所做的功等于每 小段上重力所做功的代数和,则W总=mgΔh1+mgΔh2+…=mgh。 提示 第1章 功和机械能 第1讲　描述运动的基本概念 问题2 结合上面的讨论,分析重力做功有什么特点。 提示    重力做的功与路径无关,与初、末两个位置的高度差有关,重力做的功等于重力与沿 着重力方向的位移的乘积。 提示 第1章 功和机械能 第1讲　描述运动的基本概念 讲解分析 1.对重力做功的理解 (1)重力做功大小只与重力和物体高度变化有关,与是否受其他力及运动状态是否改变均无 关。 (2)物体下降时重力做正功,物体上升时重力做负功。 2.对重力势能的理解 (1)重力势能的“四性” ①标量性:重力势能是标量,只有大小,没有方向,但有正、负。重力势能正、负的含义:正、负值分别表示物体处于参考平面上方或下方。 ②相对性:选取不同的水平面作为参考平面,其重力势能具有不同的数值,即重力势能的大小 与参考平面的选取有关。 ③绝对性:物体在两个高度不同的位置时,由于高度差一定,重力势能之差也是一定的,即物体 重力势能的变化与参考平面的选取无关。 第1章 功和机械能 第1讲　描述运动的基本概念 ④系统性:重力是由于地球对物体吸引而产生的,如果没有地球对物体的吸引,就不会有重力, 也不存在重力势能,所以重力势能是这个系统共同具有的,平时所说的“物体”的重力势能 只是一种简化的说法。 (2)重力做功与重力势能改变的关系 ①数量关系 WG=mgh1-mgh2=Ep1-Ep2=-(Ep2-Ep1)=-ΔEp,即重力所做的功等于物体重力势能的减少量。 ②相互关系 a.当物体由高处运动到低处时,WG>0,则ΔEp<0,表明重力做正功时,重力势能减少,减少的重力 势能等于重力做的功。 b.当物体由低处运动到高处时,WG<0,则ΔEp>0,表明重力做负功时,重力势能增加,增加的重力 势能等于克服重力做的功。 第1章 功和机械能 第1讲　描述运动的基本概念 讲解分析 1.重力势能的基本计算式是Ep=mgh,式中的h表示物体的重心相对零势能面的高度。对于绳 子、链条类物体的重力势能的求解,重心位置的确定是关键。粗细均匀、质量分布均匀的长 直绳子或链条,其重心在中点;Ep=mgh中的h表示其中点相对于参考平面的高度。 2.当绳子、链条呈直线状(或水平、或竖直、或倾斜)放置时,直接应用Ep=mgh求解即可;当绳 子、链条不以直线状(如折线状)放置时,应当分段(使其每段都是直线状)求重力势能再求 和。 疑难2 绳子、链条类物体重力势能变化问题的求解 第1章 功和机械能 第1讲　描述运动的基本概念 典例 如图所示,质量均匀的链条放在光滑的水平桌面上,链条长l,质量为m,有 的长度悬于桌 面下【1】。链条由静止开始下滑,设桌面的高度大于l,则在链条开始下滑到刚离开桌面【2】的过 程中重力势能改变了多少?重力做功多少?(重力加速度为g) 第1章 功和机械能 第1讲　描述运动的基本概念 信息提取    【1】以桌面为参考平面,以悬于桌面下的部分链条为研究对象。 【2】两状态如图所示: 思路点拨    首先选取参考平面,确定初、末状态,找出链条悬垂部分的重心位置,根据重力势 能公式Ep=mgh【3】,得出链条在初、末状态的重力势能,进而得出重力势能的改变量ΔEp;根据 重力做功与重力势能改变量的关系WG=-ΔEp【4】,得出重力做的功。 第1章 功和机械能 第1讲　描述运动的基本概念 解析    以桌面为参考平面,初状态时重力势能Ep1=- mg× =- (由【1】【2】【3】得到) 末状态时重力势能Ep2=-mg× =- (由【2】【3】得到) 故重力势能变化量为ΔEp=Ep2-Ep1=- mgl 重力做功WG= mgl(由【4】得到) 答案　减少 mgl     mgl 第1章 功和机械能 第1讲　描述运动的基本概念 $$