4.4 势能 课件-2025-2026学年高一下学期物理粤教版必修第二册

该高中物理课件聚焦重力势能与弹性势能，通过峭壁落石、弓弦射箭等生活实例导入，对比动能引出“潜藏能量”，结合竖直下落、斜线运动、曲线运动情景推导重力做功特点，用微元法构建从现象到规律的学习支架，衔接机械能守恒定律。 其亮点在于以科学探究为主线，通过多情景推导（科学推理）、参考平面讨论（物理观念）、弹性势能实验结论（科学探究）培养核心素养，例题与能量对比表格助力系统总结，帮助学生形成能量观念，提升科学思维，为教师提供结构化教学资源，提高教学效率。

第四章 机械能及其守恒定律 第4节 势能 水电站水库中的水从高处流下带动发电机 峭壁上的石头落下能在地面上砸出深坑 紧绷的弓弦把箭射出去 高处的石头、水库里的水、拉满的弓，它们都没有对外做功，但都 “蓄势待发”，一旦条件满足就能对外做功。这种 “潜藏” 的能量叫什么? 这种能量和动能有什么不同？ 一、探究：重力势能的表达式 1、物体的重力势能与哪些因素有关？ 质量越大重力势能越大 高度越大重力势能越大 猜想:重力势能的大小可能与物体的质量m和物体的高度h有关 情景1：物体竖直下落（ A 到 B） A h B h1 h2 WG=mgh =mg(h1－h2) =mgh1－mgh2 A C h θ L h1 h2 WG=mgLcos θ =mgh =mg(h1－h2) =mgh1－mgh2 情景2：物体沿斜线运动（ A 到 C） 2、请尝试推导重力做功与质量、高度的关系(W与m、h的关系) 情景3：物体沿曲线运动 （ A 到 B） 微元法 WG＝mg∆h1＋mg∆h2＋mg∆h3＋… ＝mgh1－mgh2 ＝mgΔh 重力做功的特点： 只与运动物体的起点和终点的位置有关，与运动物体所经过的路径无关。 A h B h1 h2 A C h θ L h1 h2 WG=mgh =mg(h1－h2) =mgh1－mgh2 WG=mgLcos θ =mgh =mg(h1－h2) =mgh1－mgh2 WG＝mg∆h1＋mg∆h2＋mg∆h3＋… ＝mgh1－mgh2 ＝mgΔh A h B h1 h2 A C h θ L h1 h2 重力势能与质量（m）和高度（h）有关。 功 与 能量 的转化的概念紧密相连。 WG＝ mgh1 － mgh2 Ep1 Ep2 重力势能 1.表达式： 3.标量：无方向，求和用代数和运算 2.单位：焦耳（J ） EP = mgh 物体的重力势能等于它所受重力的大小与所处高度的乘积 与参考平面是否有关？ 思考与讨论 书柜中第二层红书，在不同的参考平面，它的重力势能数值上有什么不同？ mgh -3mgh 0 重力势能 EP = mgh 4.相对性 —— 参考平面(重力势能为零的水平面) 通常选择地面为参考平面 5.正负： 参考平面下方的物体, 重力势能是负值。 负值的重力势能，表示物体在这个位置具有的重力势能比在参考平面具有的重力势能小。 参考平面上方的物体, 重力势能是正值。 负号表示大小 重力势能是标量， 1.当物体由高处向低处运动时： 重力做正功，重力势能减小. 即WG＞0，EP1＞EP2 2.当物体由低处向高处运动时： 重力做负功，重力势能增加. 即WG＜ 0，EP1＜EP2 二、重力做功与重力势能的关系 重力做正功，重力势能减少 重力做负功，重力势能增加 重力做功对应着重力势能的变化 二、重力做功与重力势能的关系 重力做了多少功，重力势能就改变了多少　 △EP＝EP2－EP1 WG= mgh = mgh1 - mgh2 WG＝－△EP 重力做功 重力势能的变化 （Ep1为初位置重力势能，Ep2为末位置重力势能） 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 （1）重力是物体与地球之间的作用力。 3、重力势能是物体与地球组成的系统所共有的 没有重力就不会有重力做功，就不存在重力势能。 （2）通常说“物体的重力势能”是指物体和地球组成的系统的重力势能。 —— 发生形变的物体,在恢复原状时能够对外做功,因而具有能量 弹性势能(EP) 发生形变的物体 弹性势能与什么因素有关呢？ 三、弹性势能的大小和哪些因素有关？ 三、弹性势能的大小和哪些因素有关？ 在弹性限度内，同一物体发生的形变越大，弹性势能越大； 三、弹性势能的大小和哪些因素有关？ 对于形变量相同的弹簧而言，劲度系数越大，弹性势能越大。 1.弹性势能跟形变的大小有关.弹簧被拉伸或压缩的长度越大,恢复时对外做的功就越多,弹簧的弹性势能就越大. 实验结论: 2.弹性势能还与物体自身的材料有关，对于形变相同的弹簧而言，劲度系数越大，弹性势能越大。 弹力做功和弹性势能变化有什么样的关系呢? 思考： 弹力做负功，弹性势能增加 弹力做正功，弹性势能减少 【知识拓展1】 弹簧弹性势能的表达式 o x FT xB xA FA FB 克服弹簧的拉力做的功为 EP弹 【知识拓展2】 关于重力势能和弹性势能的共性： 1.势能是由相互作用物体之间的作用力和相对位置决定的。 思考:是否存在摩擦力势能？ 4.决定势能的力都是保守力，做功只与始末位置有关，与路径无关 3.势能都是相对的，应特别注意零势能点(面)的选取。 2.势能都是相互作用物体组成的系统所共有的。 1.沿着高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜面将同一物体分别从底端拉到顶端，下列说法正确的是(　　) A．沿坡度小的斜面运动时物体克服重力做功多 B．沿坡度大，粗糙程度大的斜面运动时物体克服重力做功多 C．沿坡度小，粗糙程度大的斜面运动时物体克服重力做功多 D．不管沿怎样的斜面运动，物体克服重力做功相同，物体增加的重力 势能也相同 D 2．(多选)将质量为m的物体从地面上方H高处无初速度释放，落到地面后在地面打出一个深为h的坑，如图所示，在此过程中(　　) A．重力对物体做功mgH B．物体重力势能减少mg(H＋h) C．全过程中合力对物体做的总功为零 D．以地面为零势能面，坑地处小球重力势能为mgh BC 3. 关于弹簧的弹性势能，下列说法中正确的是（ ） A．当弹簧变长时，它的弹性势能一定增大 B．当弹簧变短时，它的弹性势能一定变小 C．在拉伸长度相同时，k越大的弹簧，它的弹性势能越大 D．弹簧在拉伸时的弹性势能一定大于压缩时的弹性势能 C 4、如图甲所示，一滑块沿光滑的水平面向左运动，与水平轻弹簧接触后将弹簧压缩到最短，然后反向弹回，弹簧始终处在弹性限度内，图乙为测得的弹簧的弹力与弹簧压缩量之间的关系图像，则弹簧的压缩量由8 cm变为4 cm时，弹簧弹力所做的功以及弹性势能的变化量分别为(　　) A．3.6 J、－3.6 J B．－3.6 J、3.6 J C．1.8 J、－1.8 J D．－1.8 J、1.8 J C 【注意】1.做功可以改变物体的能量，功是能量改变的量度。 2.各种能量之间可以进行转化。 $