魯科物理必修2 第2章第2節(jié)《勢能的改變》

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第2節(jié)勢能的改變 核心要點突破 課堂互動講練 知能優(yōu)化訓(xùn)練 第2節(jié) 課前自主學(xué)案 課標(biāo)定位 課標(biāo)定位 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 理解重力勢能及其表達(dá)式 2 知道重力做功與物體重力勢能改變之間的關(guān)系 3 知道彈性勢能的概念 4 聯(lián)系生活和生產(chǎn)實踐中勢能與其他形式能轉(zhuǎn)化的例子 了解能量轉(zhuǎn)化 培養(yǎng)學(xué)習(xí)物理的興趣 重點難點 1 重力做功與重力勢能變化的關(guān)系 2 重力勢能的相對性 課前自主學(xué)案 一 重力勢能1 定義 物體處于一定 而具有的能 2 大小 物體的重力勢能的大小與物體的 和所處的 有關(guān) Ep 3 零勢能參考平面 高度規(guī)定為零的水平面 任何物體在該平面上的重力勢能都 物體位于參考平面以上時 重力勢能取正值 物體位于參考平面以下時 重力勢能取負(fù)值 4 標(biāo)矢性及單位 重力勢能是 單位是 符號為J 高度 質(zhì)量 高度 mgh 等于零 標(biāo)量 焦耳 二 重力做功與重力勢能的改變1 兩者關(guān)系 重力勢能的改變只由 做功決定 重力對物體做多少功 物體的重力勢能就 多少 物體克服重力做多少功 物體的重力勢能就 多少 2 關(guān)系式 WG 三 彈性勢能的改變1 定義 物體因為發(fā)生 而具有的能 2 影響彈性勢能的因素 一個物體具有彈性勢能的大小 取決于 的大小 3 勢能 由 決定的能 重力 減少 增大 Ep1 Ep2 Ep 彈性形變 彈性形變 相對位置 核心要點突破 一 重力勢能的特點圖2 2 11 正負(fù)的含義重力勢能是標(biāo)量 但重力勢能有正 負(fù) 其正 負(fù)表示物體處在零勢能面的上方或下方 如圖2 2 1所示 若取地面為零勢能面 A B C三個物體的重力勢能分別為EpA 0 EpB 0 EpC 0 若取桌面為零勢能面 A B C三個物體的重力勢能分別為EpA 0 EpB 0 EpC 0 若取A處為零勢能面且設(shè)EpB 3J EpC 6J 則EpB EpC 即正負(fù)號也可表示重力勢能大小 2 相對性重力勢能具有相對性 物體具有的重力勢能Ep mgh是相對于零勢能面的 對于同一物體 選取不同的水平面作為零勢能面時 其重力勢能具有不同的數(shù)值 即重力勢能的大小與零勢能面的選取有關(guān) 3 重力勢能變化量的絕對性當(dāng)一個物體由一個位置運動到另一個位置時 這兩個位置的高度雖然是相對的 但這兩個位置的高度差是絕對的 即與參考平面的選取無關(guān) 因此物體在這兩個高度不同的位置時 重力勢能之差是一定的 與參考平面的選取無關(guān) 實際問題中我們更關(guān)注的是重力勢能的變化量 4 重力勢能的歸屬大家常說某物體具有多少重力勢能 是一種約定俗成的簡便說法 實質(zhì)上指的是該物體和地球共同具有多少重力勢能 特別提醒 對于不能看成質(zhì)點的物體 當(dāng)研究其重力勢能或重力勢能的變化時 一定要抓住其重心位置的變化情況 二 重力做功和重力勢能間的區(qū)別與聯(lián)系 特別提醒 1 兩者關(guān)系體現(xiàn)了功是能量轉(zhuǎn)化的量度 重力做功的過程就是重力勢能與其他形式的能量相互轉(zhuǎn)化的過程 在這一過程中 重力做的功量度了重力勢能的變化 2 無論是否存在除重力外的其他力及是否有其他力做功 無論物體運動性質(zhì)如何 WG Ep總是成立的 三 彈性勢能的改變與彈力做功1 彈性勢能的大小跟形變的大小有關(guān) 在彈性限度內(nèi)形變量越大 彈性勢能也越大 對于彈簧來說 彈性勢能還與勁度系數(shù)有關(guān) 當(dāng)形變量一定時 勁度系數(shù)越大 彈性勢能也越大 2 彈力做功跟彈性勢能變化的關(guān)系圖2 2 2 如圖2 2 2所示 彈簧左端固定 右端連一物體 O點為彈簧的原長處 當(dāng)物體由O點向右移動的過程中 彈簧被拉長 彈力對物體做負(fù)功 彈性勢能增加 當(dāng)物體由O點向左移動的過程中 彈簧被壓縮 彈力對物體做負(fù)功 彈簧彈性勢能增加 當(dāng)物體由A點向右移動的過程中 彈簧的壓縮量減小 彈力對物體做正功 彈性勢能減小 當(dāng)物體由A 點向左移動的過程中 彈簧的伸長量減小 彈力做正功 彈性勢能減小 總之 當(dāng)彈簧的彈力做正功 彈性勢能減小 彈性勢能變成其他形式的能 當(dāng)彈簧的彈力做負(fù)功時 彈性勢能增大 其他形式的能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能 這一點與重力做功跟重力勢能變化的關(guān)系相似 課堂互動講練 關(guān)于重力勢能 下列說法中正確的是 A 重力勢能只是由物體自身所決定的B 重力勢能是標(biāo)量 不可能有正 負(fù)值C 放在地面上的質(zhì)量不同的物體 它們的重力勢能一定不相等D 物體克服重力所做的功等于物體重力勢能的增加量 精講精析 由重力勢能Ep mgh的表達(dá)式可知 重力勢能是由物體自身的重力和物體相對于零勢能面的高度所決定的 重力勢能是標(biāo)量 有正負(fù)之分 若為正值 則表示物體在零勢能面的上方 若為負(fù)值 則表示物體在零勢能面的下方 重力對物體做的功等于重力勢能的變化量 重力做的正功等于重力勢能減小量 重力做的負(fù)功 即克服重力做的功 等于重力勢能增加量 答案 D 方法總結(jié) 1 重力勢能的計算公式Ep mgh中 h表示物體距參考平面的高度 因此求物體的重力勢能時 一定要找準(zhǔn)物體的重心到參考平面的高度 同一物體的重力勢能的大小與參考平面的選取有關(guān) 具有相對性 2 重力勢能的變化與重力做功有關(guān) 與參考平面的選取無關(guān) 變式訓(xùn)練1關(guān)于重力勢能的幾種理解 正確的是 A 重力勢能等于零的物體 一定不會對別的物體做功B 放在地面上的物體 它的重力勢能一定等于零C 在不同高度將某一物體拋出 且落地點在同一水平面上 落地時重力勢能不相等D 相對不同的參考平面 物體具有不同數(shù)值的重力勢能 但并不影響有關(guān)重力勢能變化的研究 解析 選D 一個物體能不能對別的物體做功 和它所具的重力勢能的多少無關(guān) A錯誤 如果不選擇地面為零勢能參考平面 放在地面上的物體重力勢能一定不為零 B錯誤 一旦參考平面確定后 同一物體在某一水平面上的重力勢能就確定了 故C錯誤 重力勢能的變化與高度差有關(guān) 與參考平面的選擇無關(guān) D正確 樓上某房間地板高出樓外地面4m 窗臺比地板高1m 一質(zhì)量為10kg的重物放在地板上的A處 把重物從該房間A處取下來扔到樓外的地面上的B處 若沒有空氣阻力 重力所做的功為多少 重力勢能改變了多少 若克服空氣阻力所做的功約為50J 則重力所做的功應(yīng)是多大 重力勢能的改變又是多少 自主解答 沒有空氣阻力時 重力做功為WG mg hA hB 10 9 8 4 0 J 392J重力勢能改變量 Ep WG 392J 即重力勢能減少了392J 重力做功與路徑無關(guān)與是否有其它力做功無關(guān) 所以若有空氣阻力做功時 重力做功仍為392J 重力勢能仍減少392J 答案 392J 減少了392J 392J 減少了392J 方法總結(jié) 1 重力做功與物體的運動路徑無關(guān) WG mg h h為初末位置的高度差 2 重力做功WG與重力勢能的變化 Ep滿足關(guān)系WG Ep 與物體運動情況 受力情況無關(guān) 變式訓(xùn)練2物體在運動過程中克服重力做功為100J 則下列說法中正確的是 A 物體的重力勢能一定增加了100JB 物體的重力勢能一定減小了100JC 物體的動能一定增加了100JD 物體的動能一定減小了100J解析 選A 重力做功的負(fù)值等于重力勢能的改變量 重力做負(fù)功 重力勢能增加 A正確 B錯誤 動能的改變量等于合外力做的功 故C D錯誤 如圖2 2 3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 在力F的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 彈簧的彈性勢能逐漸減小B 彈簧的彈性勢能逐漸增大C 彈簧的彈性勢能先增大后減小D 彈簧的彈性勢能先減小后增大 圖2 2 3 精講精析 彈性勢能的變化是由彈力做功引起的 彈力做正功 彈性勢能減小 彈力做負(fù)功 彈性勢能增加 撤去力F后物體向右運動的過程中 彈力先對物體做正功 后對物體做負(fù)功 故彈性勢能先減小后增大 答案 D 方法總結(jié) 無論彈簧由何種狀態(tài)開始變化 只要彈力做正功 彈性勢能就減小 彈力做負(fù)功 彈性勢能就增大 變式訓(xùn)練3關(guān)于彈性勢能 下列說法中不正確的是 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 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是焦耳 D正確 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全