1.4 势能及其改变 课件-2025-2026学年高一下学期物理鲁科版必修第二册

该高中物理课件聚焦势能及其改变，涵盖重力势能（定义、公式、相对性、系统性）、重力做功特点及与势能改变关系、弹性势能（定义、影响因素、弹力做功关系）。通过“高空中物体危险性”情境导入，衔接功和机械能知识，搭建现象到概念的学习支架。 其亮点是结合“观察与思考”“实验探究”，培养科学探究与科学思维。如对比不同参考平面下重力势能计算，强化能量观念，实验探究弹性势能影响因素提升探究能力。学生能深化理解，教师可高效实施教学。

3321。 第1章 功和机械能 Physics 认识重力做功与路径无关的特点 02 理解重力势能的概念，知道重力势能是物体和地球系统所共有的，会用重力势能的定义进行计算 01 重点 定性了解弹性势能，知道弹力做功与弹性势能改变的关系 04 理解重力做功与重力势能改变的关系 03 重点 思考：高空中的物体为什么对地面上的物体具有危险性？ 物体因为处于一定的高度而具有能量 重力势能 公司logo 公司logo 情境导入 重力势能 01 答案　物体处于一定高度而具有的能量的大小与物体的质量和所处的高度有关。 猜想物体的重力势能和哪些因素有关？ 公司logo 公司logo 观察与思考 h h h B h h h A 不相同，因为高度不同 (1)A球对①平面和对②平面做功的能力相同吗？ (2)B球对②平面做功的能力为多少？ 0J ① ② 公司logo 公司logo 观察与思考 但有正负，正负表示重力势能的大小。 重力势能 1.定义 物理学中，把物体因为处于一定的高度而具有的能量称为重力势能。 2.重力势能 Ep=mgh 具有相对性 与参考平面的选取有关 h是相对参考平面的高度 3.重力势能是标量 当物体在参考平面下方 h处，重力势能Ep=-mgh 公司logo 公司logo 核心知识 A B C h1 h2 EpA = mgh1 A 位置重力势能： B 位置重力势能： EpB = 0 C 位置重力势能： EpC = -mgh2 选定水平面 B 为零势能参考平面 选取水平面 C为零势能参考平面，A、B间的势能差值变化吗？ 不变，差值是绝对的 公司logo 公司logo 观察与思考 重力势能是物体和地球共有的 重力势能 4.重力势能的差值ΔEp 与参考平面的选取无关 它的差值是绝对的 5.重力势能具有系统性 ΔEp 公司logo 公司logo 核心知识 (1)在零势能参考平面相同时，同一物体在不同高度时，重力势能不同。(　　) (2)重力势能Ep1=10 J，Ep2=-10 J，则Ep1与Ep2方向相反。(　　) (3)同一物体在不同位置的重力势能Ep1=2 J，Ep2=-3 J，则Ep1>Ep2。 (　　) √ × √ 辨析 1.(来自教材)如图，水平桌面距地面0.8 m，一质量2 kg的小球放在距桌面0.4 m的支架上。小球可视为质点，取重力加速度g=10 m/s2。 (1)以地面为零势能参考平面，计算小球具有的重力势能； 若小球由支架落到桌面，重力势能减小多少？ 以地面为零势能参考平面， 小球在支架上时重力势能p1=mg(h1+h2)=2×10×(0.4+0.8) J=24 J， 小球在桌面时的重力势能p2=mgh2=2×10×0.8 J=16 J。 小球由支架到桌面，重力势能减小ΔEp=Ep1-Ep2=8 J。 例题 1.(来自教材)如图，水平桌面距地面0.8 m，一质量2 kg的小球放在距桌面0.4 m的支架上。小球可视为质点，取重力加速度g=10 m/s2。 (2)以桌面为零势能参考平面，计算小球具有的重力势能；若小球由支架落到桌面，重力势能减小多少？ 以桌面为零势能参考平面， 小球在支架上时的重力势能Ep1'=mgh1=2× 10×0.4 J=8 J，小球在桌面时的重力势能Ep2'=0， 小球由支架到桌面，重力势能减小ΔEp'=Ep1'-Ep2'=8 J。 例题 1.(来自教材)如图，水平桌面距地面0.8 m，一质量2 kg的小球放在距桌面0.4 m的支架上。小球可视为质点，取重力加速度g=10 m/s2。 (3)分析以上计算结果，你能得出什么结论？ 通过分析计算结果可知：重力势能的大小与零势能参考平面的选取有关，重力势能的改变量与零势能参考平面的选取无关。 例题 重力做功与重力势能改变的关系 02 如图所示，一质量为m的物体(可视为质点)从A点滑到C点，位移为s，与竖直方向的夹角为θ，A点的高度为h1，C点的高度为h2。 (1)根据功的定义，求物体从A→C的过程中， 重力做的功？ 答案　WG=mgscos θ=mg(h1-h2) 公司logo 公司logo 思考与讨论 (2)计算物体从A→B，重力做功为多少？并比较从A→B与从A→C重力做功的关系？ 答案　从A→B，WG=mg(h1-h2)，重力做的功与从A→C重力做的功相等 (3)从A→C过程中重力势能是增大还是减小，变化量是多少？ 答案　从A→C过程，重力势能减小，变化量ΔEp=mg(h2-h1) 公司logo 公司logo 思考与讨论 推广:任一恒力做功的特点：与具体路径无关，恒力做的功等于力与在力的方向上的位移大小的乘积，跟初、末位置有关。 重力做功 1.重力所做的功 WG=mgΔh Δh 指初位置与末位置的高度差 2.重力做功的特点 只跟它的起点和终点的位置有关，而跟物体运动的路径无关。 公司logo 公司logo 核心知识 重力做功与重力势能改变的关系 WG=Ep1-Ep2=-ΔEp 1. 当物体由高处运动到低处时 重力做正功 重力势能减少 重力势能的减少量等于重力所做的功 2. 当物体由低处运动到高处时 (克服重力做功) 重力做负功 重力势能增加 重力势能的增加量等于物体克服重力所做的功 公司logo 公司logo 核心知识 重力势能Ep=mgh中的“h”与重力做功W=mgΔh中的“Δh”相同吗？若不同，有何区别？ 答案　不相同。重力势能Ep=mgh中的“h”是物体相对于参考平面的高度；而重力做功W=mgΔh中的“Δh”是物体初、末位置的高度差，与参考平面无关。 公司logo 公司logo 思考与讨论 (1)物体所处的高度只要发生变化，其重力一定做功。(　　) (2)重力做功与物体是否受到其他力无关，与物体的运动状态无关。 (　　) (3)重力做功与路径无关，但重力势能的变化与路径有关。(　　) (4)重力做功WG=-20 J，则物体的重力势能减小20 J。(　　) √ √ × × 辨析 2.(2024·龙岩北附高级中学高一检测)如图所示，一条铁链长为1 m，质量为2 kg，放在水平地面上，拿住一端提起铁链直到铁链全部离开地面的瞬间，铁链克服重力做功为　　　　　 J，铁链的重力势能的变化量为　　　　　 J(重力加速度g取10m/s2)。 10 10 例题 当铁链全部离开地面的瞬间，铁链重心升高了h==0.5 m 克服重力做功为W=mgh=10 J 铁链的重力势能的变化量为ΔEp=W=10 J。 3.(来自教材)一举重运动员将质量为160 kg的杠铃从地面举到了1.8 m 的高度。取重力加速度g=10 m/s2。 在此过程中，他对杠铃做了多少功？杠铃的重力势能改变了多少？ 答案　2 880 J　2 880 J 例题 举重运动员举起杠铃的过程中，可认为人对杠铃施加的力等于杠铃的重力，即F=mg，该过程人做的功WF=Fh=mgh，代入数值解得WF=2 880 J；以地面为零势能参考平面，则杠铃的初始重力势能Ep1=0，末态重力势能Ep2=mgh，该过程重力势能改变ΔEp=Ep2-Ep1，代入数值解得ΔEp=2 880 J，即重力势能增加了2 880 J。 弹性势能及其改变 03 弹性势能 发生形变的物体，在恢复原状时能够对外界做功，因而具有能量，这种能量叫做弹性势能。 发条上紧后的玩具青蛙会跳 拉开的弓可将箭发射出去 压缩的弹簧和拉伸的弹簧也都具有弹性势能。 1.弹性势能 公司logo 公司logo 核心知识 实验与探究 弹性势能的大小和什么因素有关 实验 1 用大小不同的力把小球压在同一根弹簧上，使弹簧产生不同的形变，迅速放开手，比较小球所能到达的高度。 结论： 在弹性限度内，同一物体发生的形变越大，弹性势能越大 公司logo 公司logo 观察与思考 实验与探究 弹性势能的大小和什么因素有关 实验 2 将同一小球依次放在劲度系数不同的弹簧上，使弹簧产生相同的形变，迅速放手，使小球反弹，比较小球所能达到的最大高度。 结论： 对于形变量相同的弹簧而言，劲度系数越大，弹性势能越大。 公司logo 公司logo 观察与思考 影响弹性势能的因素 (2)弹簧的劲度系数 (1)形变 同一弹簧，在弹性限度内，形变越大，弹簧的弹性势能就越大。 在弹性限度内，不同的弹簧发生同样大小的形变，劲度系数越大，弹簧的弹性势能越大。 公司logo 公司logo 核心知识 B O （原长） A F 弹簧弹力 对外做正功，弹性势能减小。 F 弹簧弹力 对外做负功， 弹性势能增大。 A和B关于O点对称，则在A、B处弹性势能有什么关系？ 相等 弹力做功和弹性势能关系 公司logo 公司logo 核心知识 势能 由相对位置决定的能量 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，而是相互作用的物体所共有的。 包括重力势能和弹性势能。 公司logo 公司logo 核心知识 4.(多选)(2024·泉州科技中学高一期中)如图，一个物体以速度v0冲向与竖直墙壁相连的轻质弹簧，弹簧被压缩，始终在弹性限度内，在此过程中，以下说法正确的是 A.物体对弹簧做的功与弹簧的压缩量成正比 B.物体向墙壁运动发生相同的位移， 弹力做的功不相等 C.弹簧的弹力做正功，弹性势能减小 D.弹簧的弹力做负功，弹性势能增加 √ √ 例题 弹簧的弹力为F=kx，弹力做功表达式W=x=·x=kx2，可见物体对弹簧做的功与弹簧的压缩量平方成正比，故A错误； 物体向墙壁运动相同的位移，平均弹力大小不同，故弹力做功不相等，故B正确； 物体向左运动，弹力方向向右，故弹力做负功，弹簧的弹性势能增加，故C错误，D正确。 势能及其变化 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.公式：Ep=mgh ，h是相对参考平面的高度 重力做功与重力势能改变的关系 3.重力势能是标量，有正负，正负表重力势能的大小 弹性势能及其改变 1.重力做的功：WG=mgΔh 2.重力做功的特点：跟初、末位置有关与路径无关 3.关系：WG=Ep1-Ep2=-ΔEp 2.影响弹性势能的因素：形变 、劲度系数 1.定义:形变物体恢复原状时对外界做功而具有的能量 3.弹簧弹力对外做负功，弹性势能增大；反之减小 课堂小结 本课结束 Keep Thinking! FormatFactory : www.pcfreetime.com FormatFactory : www.pcfreetime.com FormatFactory : www.pcfreetime.com $为了今天的高空。坠物实验，我们选取了。大家日常生活中常见的苹果、西红柿、西瓜。二一。一。地瓜产生的动能为352.8焦耳，而某些枪支的枪口动能也不过350焦耳上下。 null