2012高中物理 4.2 動能 勢能1課件 粵教版必修2

1、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,一、重力勢能的理解,1.相對性因為Ep=mgh，高度h的相對性決定了重力勢能具有相對性 ，例如計算放在桌子上的物體具有多大的重力勢能時，可能有不同的結(jié)果.如圖所示，若選擇桌面為參考平面，物體的重力勢能為0，選擇地面為參考平面，物體的重力勢能為正值，選擇桌面上方的某一高度為參考平面，物體的重力勢能為負(fù)值.,2.系統(tǒng)性重力是地球與物體相互吸引而

2、產(chǎn)生的，如果沒有地球?qū)ξ矬w的吸引，就不會有重力，也不存在重力勢能，所以重力勢能是重物和地球這個系統(tǒng)共同具有的，平時所說的“物體”的重力勢能只是一種簡化的說法.3.重力勢能是標(biāo)量物體的重力勢能為負(fù)值表示物體的重力勢能比在參考平面上時具有的重力勢能要少，這跟用正負(fù)表示溫度高低是相似的.,(1)Ep=mgh，h表示物體重心相對參考平面的高度,物體在參考平面上方，h>0,在參考平面下方,h<0.(2)某一過程重力勢能的變化為Δ

3、Ep=Ep2-Ep1,它與參考平面的選擇無關(guān).,【典例1】(2011·銅陵高一檢測)如圖所示，桌面距地面0.8 m，一物體質(zhì)量為2 kg，放在距桌面0.4 m的支架上(g=10 m/s2).以地面為參考平面，計算物體具有的重力勢能，并計算物體由支架下落到桌面的過程中，重力勢能減少了多少？ 【解題指導(dǎo)】在求解物體的重力勢能時，應(yīng)注意物體相對參考平面所處的高度.,【標(biāo)準(zhǔn)解答】以地面為參考平面，物體的高度為：

4、h1=1.2 m物體的重力勢能為：Ep1=mgh1=2×10×1.2 J=24 J.物體落至桌面時的重力勢能為：Ep2=mgh2=2×10×0.8 J=16 J.物體重力勢能的減少量為：ΔEp=Ep1-Ep2=(24-16) J=8 J.答案：24 J 8 J,【規(guī)律方法】求重力勢能及重力勢能變化的思路首先要選擇某一高度為參考平面，確定出物體相對參考平面的高度值，物體在參考平面上

5、方，高度為正，在下方高度為負(fù).其次根據(jù)重力勢能的表達(dá)式Ep=mgh求出物體的重力勢能，最后代入ΔEp=Ep2-Ep1求重力勢能的變化量，ΔEp>0，表示重力勢能增加，ΔEp<0表示重力勢能減少.,【互動探究】以桌面為參考平面，物體具有的重力勢能為多少？物體由支架下落到桌面的過程中，重力勢能減少了多少？ 【解析】以桌面為參考平面，物體的高度為：h1=0.4 m物體的重力勢能為：Ep1=mgh1=2×10

6、15;0.4 J=8 J.物體落至桌面時的重力勢能為：Ep2=0.物體重力勢能的減少量為：ΔEp=Ep1-Ep2=(8-0) J=8 J.答案：8 J 8 J,二、重力做功與重力勢能的區(qū)別與聯(lián)系,(1)重力做功是重力勢能變化的原因，重力做的功與重力勢能的變化量為等值關(guān)系，兩者均與參考平面的選擇無關(guān).(2)重力勢能的變化只取決于物體的重力做功的情況,與物體除重力外是否還受其他力作用以及除重力做功外是否還有其他力做功等因素均無

7、關(guān).,【典例2】(2011·徐州高一檢測)一個100 g的球從1.8 m的高處落到一個水平板上又彈回到1.25 m的高度，則整個過程中重力對球所做的功及球的重力勢能的變化是(g=10 m/s2)( )A.重力做功為1.8 JB.重力做了0.55 J的負(fù)功C.球的重力勢能一定減少0.55 JD.球的重力勢能一定增加1.25 J 【解題指導(dǎo)】求解本題時應(yīng)注意分析初末位置的高度差以及重力做功與重力勢能變化的關(guān)系

8、.,【標(biāo)準(zhǔn)解答】選C.整個過程重力對球做正功，其大小為W=mgΔh=mg(h1-h2)=0.55 J，A、B錯誤；重力做正功，重力勢能減少，且重力做多少正功，重力勢能就減少多少，因此球的重力勢能減少0.55 J，C正確，D錯誤.,【規(guī)律方法】兩種方法求重力做的功(1)先求初末位置的高度差，再求出重力與此高度差的乘積即為重力做的功.(2)根據(jù)重力勢能的變化與重力做功的關(guān)系來求重力做的功.,【變式訓(xùn)練】關(guān)于重力做功和物體的重力勢能，下列

9、說法不正確的是( )A.重力對物體做正功時，物體的重力勢能一定減少B.物體克服重力做功時，物體的重力勢能一定增加C.地球上任何一個物體的重力勢能都是一個確定值D.重力做功的多少和重力勢能的變化都與參考平面的選取無關(guān),【解析】選C.重力做正功，物體的重力勢能減少，重力做多少功，重力勢能就減少多少，A對，同理B對.物體的重力勢能大小除與其質(zhì)量有關(guān)外，還與物體所處的高度有關(guān)，在不同高度處(參考平面確定)，同一物體的重力勢能不同，C

10、錯.重力做功的特點是重力做功多少只與初末位置的高度差有關(guān)，與參考平面的選取無關(guān)，而重力勢能的變化等于重力做的功，故D對.,【變式備選】(2011·武漢高一檢測)(雙選)如圖所示，物體沿不同的路徑從A運動到B，其中按不同的路徑：①有摩擦作用；②無摩擦作用；③無摩擦，但有其他外力拉它.比較這三種情況下重力做的功W1、W2、W3，重力勢能的變化量ΔEp1、ΔEp2、ΔEp3的關(guān)系，以下正確的是( )A.W1>W

11、2>W3 B.W1=W2=W3C.ΔEp1=ΔEp2=ΔEp3 D.ΔEp1<ΔEp2<ΔEp3,【解析】選B、C.重力做功的多少與路徑無關(guān)，取決于物體初、末位置，且與受不受其他力無關(guān).重力勢能的變化量只取決于重力做的功，因此，三種情況下重力做功相同，重力勢能的變化量也相同.,三、對彈性勢能的理解,1.彈性勢能的產(chǎn)生原因2.彈性勢能的影響因素,3.彈性勢能與彈力做功的關(guān)系

12、如圖所示，O為彈簧的原長處(1)彈力做負(fù)功時：如物體由O向A運動(壓縮)或者由O向A′運動(伸長)時，彈性勢能增大，其他形式的能轉(zhuǎn)化為彈性勢能.(2)彈力做正功時：如物體由A向O運動，或者由A′向O運動時，彈性勢能減小，彈性勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能.(3)彈力做功與彈性勢能變化的關(guān)系為W彈=-ΔEp.,4.彈性勢能表達(dá)式(1)彈力隨形變量x的變化圖線及圍成面積的意義.類比v - t圖象的面積表示“位移”，F(xiàn) -x圖象的面積

13、表示“功”.彈力F=kx，對同一彈簧k一定，F(xiàn)與x成正比.作圖如圖所示.當(dāng)發(fā)生的位移為x時，彈力做功W彈=- kx·x=- kx2.(2)彈性勢能的大小Ep=-W彈= kx2.,(1)對于同一個彈簧伸長和壓縮相同的長度時彈性勢能是一樣的.(2)形變量x=0時，彈簧為原長，彈性勢能為零，此時彈性勢能最小.,【典例3】(2011·南京高一檢測)關(guān)于彈簧的彈性勢能，下列說法中正確的是( )A.當(dāng)彈

14、簧變長時，它的彈性勢能一定增大B.當(dāng)彈簧變短時，它的彈性勢能一定變小C.在拉伸長度相同時，k越大的彈簧，它的彈性勢能越大D.彈簧在拉伸時的彈性勢能一定大于壓縮時的彈性勢能,【解題指導(dǎo)】解答本題注意以下兩點:,【標(biāo)準(zhǔn)解答】選C.彈簧的彈性勢能的大小，除了跟勁度系數(shù)k有關(guān)外，還跟它的形變量(拉伸或壓縮的長度)有關(guān)，如果彈簧原來處在壓縮狀態(tài)，當(dāng)它變長時，它的彈性勢能應(yīng)該減小，當(dāng)它變短時，它的彈性勢能應(yīng)該增大，在原長處它的彈性勢能最小，

15、A、B錯誤；形變量相同時，k越大的彈簧，它的彈性勢能越大，C正確；彈簧無論拉伸還是壓縮其彈性勢能決定于其形變量的大小，與是拉伸還是壓縮無關(guān)，D錯誤.,【規(guī)律方法】彈性勢能變化的判斷方法彈性勢能具有相對性，但其變化量具有絕對性，因此在判斷彈性勢能的變化時不必考慮零勢能位置；彈性勢能的變化只與彈力做功有關(guān)，彈力做負(fù)功，彈性勢能增大，反之則減小.,【變式訓(xùn)練】如圖所示,在光滑水平面上有一物體,它的左端連一彈簧,彈簧的另一端固定在墻上,在

16、力F作用下物體處于靜止?fàn)顟B(tài),當(dāng)撤去F后,物體將向右運動,在物體向右運動的過程中下列說法正確的是( )A.彈簧對物體做正功,彈簧的彈性勢能逐漸減少B.彈簧對物體做負(fù)功,彈簧的彈性勢能逐漸增加C.彈簧先對物體做正功,后對物體做負(fù)功,彈簧的彈性勢能先減少再增加D.彈簧先對物體做負(fù)功,后對物體做正功,彈簧的彈性勢能先增加再減少,【解析】選C.彈簧由壓縮到原長再到伸長,剛開始時彈力方向與物體運動方向同向做正功,彈性勢能減小.越過原長位

17、置后彈力方向與物體運動方向相反,彈力做負(fù)功,故彈性勢能增加,所以只有C正確,A、B、D錯誤.,【變式備選】關(guān)于彈性勢能，下列說法錯誤的是( )A.發(fā)生彈性形變的物體都具有彈性勢能B.只有彈簧在發(fā)生彈性形變時才具有彈性勢能C.彈性勢能可以與其他形式的能相互轉(zhuǎn)化D.彈性勢能在國際單位制中的單位是焦耳,【解析】選B.發(fā)生彈性形變的物體的各部分之間，由于有彈力的相互作用，都具有彈性勢能，A正確；其他物體在發(fā)生彈性形變時也具有彈性勢能

18、，故B錯誤；彈性勢能跟重力勢能一樣，可以與其他形式的能相互轉(zhuǎn)化，C正確；所有能的單位跟功的單位相同，在國際單位制中的單位都是焦耳，D正確.,【典例】如圖所示，在光滑的桌面上有一根均勻柔軟的質(zhì)量為m、長度為l的繩子，繩子的1/4懸于桌面下，從繩子開始下滑至繩子剛好全部離開桌面的過程中，重力對繩子做功為多少？繩子的重力勢能增量為多少？(桌面離地面高度大于l),【解題指導(dǎo)】求解時注意分析繩子重心高度的變化以及重力做功與重力勢能的變化.,【標(biāo)準(zhǔn)

19、解答】取桌面為參考平面，剛開始時繩子的重力勢能為Ep1= mg×( ) 當(dāng)繩子剛好全部離開桌面時，繩子的重力勢能為Ep2=mg×( l)= mgl，則ΔEp=Ep2-Ep1= mgl-( mgl)= mgl,由W=-ΔEp知重力做功 mgl.答案： mgl 重力勢能減少 mgl,對重心的高度判斷不清導(dǎo)致錯誤,一實心的正方體鐵塊與一實

20、心的正方體木塊質(zhì)量相等，將它們放在水平地面上，下列結(jié)論正確的是(以水平地面為零勢能面)( )A.鐵塊的重力勢能大于木塊的重力勢能B.鐵塊的重力勢能小于木塊的重力勢能C.鐵塊的重力勢能等于木塊的重力勢能D.上述三種情況都有可能,【正確解答】選B.由于鐵塊的密度大于木塊的密度，質(zhì)量相等時，鐵塊的體積小于木塊的體積，因此鐵塊的重心低于木塊的重心，可得鐵塊的重力勢能小于木塊的重力勢能，故B正確.,【易錯分析】本題易錯選項及錯誤原因分

21、析如下：,1.兩個物體質(zhì)量比為1∶4，速度大小之比為4∶1，則這兩個物體的動能之比( )A.1∶1 B.1∶4 C.4∶1 D.2∶1【解析】選C.若設(shè)物體m1=m，則m2=4m;v1=4v，v2=v，則動能Ek1= m1v12=8mv2，Ek2= m2v22=2mv2，故Ek1∶Ek2=4∶1，C對.,2.(雙選)關(guān)于對動能的理解，下列說法錯誤的是( )A.凡是運動的物體都具有動能B.動能總

22、為正值C.一定質(zhì)量的物體，動能變化時，速度一定變化；速度變化時，動能也一定變化D.動能不變的物體，一定處于平衡狀態(tài),【解析】選C、D.物體由于運動而具有的能叫動能，故A對；由Ek= mv2知Ek>0，故B對；由于速度是矢量，當(dāng)速度大小不變、方向變化時，動能不變，但動能變化時，速度大小必然變化，C錯；物體動能不變時，其速度方向有可能變化，此時物體沒有處于平衡狀態(tài)，D錯.,3.(2011·佛山高一檢測)(雙選)

23、下列關(guān)于重力勢能的說法正確的是( )A.重力勢能是地球和物體共同具有的，而不是物體單獨具有的B.重力勢能的大小是相對的C.重力勢能等于零的物體，不可能對別的物體做功D.在地面上的物體具有的重力勢能一定等于零,【解析】選A、B.重力勢能是由物體和地球的相對位置所決定的，是地球和物體所共有的，A、B正確；由于重力勢能的大小與零勢能面的選取有關(guān)，所以重力勢能等于零，不等于沒有對外做功的本領(lǐng)，C錯誤；只有選地面為零勢能面時，地面上的

24、物體的重力勢能才為零，否則不為零，D錯誤.,4.自由下落的物體在下落過程中，其重力做功和重力勢能變化的情況為( )A.重力做正功，重力勢能減小B.重力做正功，重力勢能增加C.重力做負(fù)功，重力勢能減小D.重力做負(fù)功，重力勢能增加【解析】選A.下落時，物體高度降低，所以重力做正功，重力勢能減小，A正確.,5.一根長為2 m，重20 kg的均勻木桿放在水平地面上，現(xiàn)將它的一端緩慢地從地面上抬高0.5 m，另一端仍擱在地上不動，該