第4章 4 第四节 势能（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（粤教版）

该高中物理课件围绕势能展开，涵盖重力势能（定义、公式、相对性）和弹性势能（定义、影响因素），通过知识辨析题导入，结合表格对比重力做功与势能关系、典例分析自由落体势能计算，搭建从概念到应用的学习支架。 其亮点在于以科学思维和物理观念为核心，通过辨析题培养质疑创新能力，用自由落体典例结合运动学公式进行科学推理，表格对比构建能量观念。学生能深化对势能本质的理解，教师可借助结构化资源提升教学效率。

第四节　势能 知识点1　重力做功 知识 清单破 知识点 1 重力做功 1.重力做功的特点 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。 2.重力势能 (1)定义:物体由于位于高处而具有的能量。 (2)公式:Ep=mgh。 (3)单位:焦耳,符号是J。 (4)特点:重力势能是标量,属于物体和地球组成的系统。 第四章 机械能及其守恒定律 高中同步 3.重力做功与重力势能变化的关系 (1)表达式:WG=Ep1-Ep2。 (2)关系:重力做正功时,重力势能减少;重力做负功时,重力势能增加。 第四章 机械能及其守恒定律 高中同步 知识点 2 重力势能的相对性 1.参考平面 重力势能规定为零的某个水平面。 2.重力势能的正、负 在参考平面上方的物体,重力势能为正值;在参考平面下方的物体,重力势能为负值。 3.差值的绝对性 选择不同的参考平面,物体重力势能的数值不同,但两个不同位置的重力势能差值一定,与参 考平面的选择无关。 第四章 机械能及其守恒定律 高中同步 知识点 3 弹性势能 1.定义:发生弹性形变的物体具有能量,在恢复原状过程中,能够对外界做功,这种能量叫作弹 性势能。 2.大小:物体弹性势能的大小与物体的形变的大小有关,对于弹簧来说,在弹性限度内拉伸或 压缩的长度越大,弹性势能越大;弹性势能还与劲度系数有关,对形变相同的弹簧而言,劲度系 数越大,弹性势能越大。 3.系统性:弹性势能是发生弹性形变的物体与此时受弹力作用的物体组成的系统共有的。 4.弹力做功与弹性势能变化的关系 第四章 机械能及其守恒定律 高中同步 知识辨析 判断正误,正确的画“√”,错误的画“✕”。 1.井深10 m,井上支架高为1.5 m,在支架上用一根2 m长的绳子系住一个重100 N的物体,则物 体的重力势能是(以地面为参考平面)-200 J。 (　    ) ✕ 井上支架高为1.5 m,绳长2 m,则物体在地面下方0.5 m处,以地面为参考平面,物体的重 力势能为Ep=mgh=-100×0.5 J=-50 J。 提示 2.不同物体在同一高度,重力势能一定不同。 (　    ) 3.重力做功WG=-20 J时,物体的重力势能减小20 J。 (　    ) ✕ ✕ 4.弹簧越长,弹性势能越大。 (　    ) ✕ 弹簧的弹性势能的大小与弹簧的形变量有关,与弹簧的长度没有直接的关系。 提示 第四章 机械能及其守恒定律 高中同步 疑难1　重力做功与重力势能变化的关系 讲解分析 疑难 情境破 疑难1 重力做功与重力势能变化的关系 1.重力做功与重力势能的区别和联系 重力做功 重力势能 物理意义 重力对物体做功 由物体与地球的相互作用产生,且由它们之间的相对位置决定的能 表达式 WG=mgΔh Ep=mgh 影响大小的因素 重力mg和初、末位置的高度差Δh 重力mg和相对参考平面的高度h 特点 只与初、末位置的高度差有关,与路径及参考平面的选择无关 与参考平面的选择有关,同一位置的物体,选择不同的参考平面,其重力势能的值不同 过程量 状态量 第四章 机械能及其守恒定律 高中同步 联系 重力做功过程是重力势能改变的过程,重力做正功,重力势 能减少,重力做负功,重力势能增加,且重力做了多少功,重力 势能就改变多少,即WG=Ep1-Ep2=-ΔEp 2.重力势能的三种求解方法 (1)根据重力势能的定义求解:选取零势能参考平面,由Ep=mgh可求质量为m的物体在离零势 能参考平面h高度处的重力势能。 (2)由重力做功与重力势能变化的关系求解:由WG=Ep1-Ep2知Ep2=Ep1-WG或Ep1=WG+Ep2。 (3)由等效法求重力势能:重力势能的变化与运动过程无关,只与初、末状态有关。ΔEp=mg·Δ h=Ep2-Ep1。 第四章 机械能及其守恒定律 高中同步 典例 在离地面80 m处无初速度地释放一小球【1】,小球质量为m=200 g,不计空气阻力【2】,g取1 0 m/s2,以地面为零势能参考平面【3】。求: (1)在第2 s末小球的重力势能【4】。 (2)在第4 s内重力所做的功【5】和小球重力势能的变化量。 答案    (1)120 J    (2)70 J　减少了70 J 第四章 机械能及其守恒定律 高中同步 信息提取    【1】【2】初速度为零,只受重力作用,小球做自由落体运动。 【3】【4】小球的重力势能Ep=mgh,h为小球相对地面的高度。 【5】重力所做的功WG=mgh,h为小球下降的高度。 思路点拨    (1)根据自由落体运动公式【6】,求出小球前2 s内下降的高度,进而确定2 s末小球距 地面的高度,根据重力势能表达式求小球的重力势能; (2)根据自由落体运动公式【7】,求出小球在前3 s、前4 s内的位移进而确定第4 s内的位移,根 据重力做功的表达式求重力做的功,再根据重力做功与重力势能变化的关系求重力势能的变 化量。 第四章 机械能及其守恒定律 高中同步 解析    (1)以地面为零势能参考平面,小球做自由落体运动(由【1】【2】得到),下落2 s运动 的位移为 h1= g =20 m(由【6】得到) 则此时距地面的高度H=(80-20) m=60 m 故Ep=mgH=120 J(由【3】【4】得到) (2)小球落地所需时间tm= =  s=4 s H0为小球在释放点与地面的距离,前3 s内小球下落的高度h2= g =45 m(由【7】得到) 则第4 s内重力做的功W'=mg(H0-h2)=70 J(由【5】得到) 则小球的重力势能减少了70 J。 第四章 机械能及其守恒定律 高中同步 疑难2　对弹性势能的理解 讲解分析 疑难2 对弹性势能的理解 1.弹簧弹性势能的理解 弹性势能是发生弹性形变的物体上所有质点因相对位置改变而具有的能量。弹性势能的大 小与选定的零势能位置有关。对于弹簧,一般规定弹簧处于原长时弹性势能为零。弹簧弹性 势能的大小与弹簧的形变量和劲度系数有关。 第四章 机械能及其守恒定律 高中同步 2.弹簧弹性势能的大小 根据胡克定律F=kx,作出表示拉力F与弹簧形变量x关系的F-x图线,根据W=Fx知,F-x图线与横 轴所围面积等于F所做的功,则W= = kx2,所以Ep= kx2。x为弹簧长度相对于原长的变化 量,同一根弹簧形变量相等(拉伸或压缩),弹性势能相等。相对于原长,只要弹簧发生弹性形 变,弹性势能就增加,此时要考虑拉伸和压缩两种情况。   第四章 机械能及其守恒定律 高中同步 3.弹力做功与弹性势能变化的关系 如图所示,O为弹簧处于原长时自由端所在位置。 (1)物体由O向A运动或者由O向A'运动时,弹力做负功,弹簧的弹性势能增大,其他形式的能转 化为弹性势能。 (2)物体由A向O运动或者由A'向O运动时,弹力做正功,弹簧的弹性势能减小,弹性势能转化为 其他形式的能。 (3)弹力做功与弹性势能变化的关系:弹力做多少正功,弹性势能就减小多少;弹力做多少负功, 弹性势能就增加多少,即W弹=-ΔEp=Ep1-Ep2。 第四章 机械能及其守恒定律 高中同步 $