重力势能和弹性势能(A级).doc

Page PAGE \* Arabic \* MERGEFORMAT10 of NUMPAGES \* Arabic \* MERGEFORMAT10 重力势能和弹性势能 考试要求 内容基本要求略高要求较高要求重力势能理解重力势能的概念会用重力势能的定义进行计算重力做功与重力势能改变的关系弹性势能理解弹性势能的概念计算变力做功框架 知识点1 重力势能 定义：物体由于被举高而具有的能叫做重力势能． 对于重力势能，其大小由地球和地面上物体的相对位置决定．物体质量越大、位置越高、做功本领越大，物体具有的重力势能就越多． 公式：重力势能的公式：Ep=mgh（Ep为重力势能，m为质量，g为重力系数，等于9.8N/kg） 物理学中，物体具有的重力势能的大小与物体的质量成正比，与物体被举高的高度成正比．所以得出Ep=mgh．重力势能是标量，单位为焦（J）．与功不同的是，功的正负号表示作用效果，比较大小时仅比较数值；而重力势能中正数一律大于负数． 在重力势能的表示式中，由于高度h是相对的，因此重力势能的数值也是相对的．我们说某个物体具有重力势能mgh，这是相对于某一个水平面来说的，把这个水平面的高度取做零，这个水平面称为参考平面，物体位于这个参考平面上时，重力势能为零，因此参考平面也称为零势能平面．经典物理对重力势能的理解就是当一个物体处在一个位置，相对于参照平面，重力可以对物体做多少功，使物体获得多少其他形式的能量，就说重力势能是多少．但并不是说重力势能为0就不具备做功的能力，这是由其的相对性决定的．重力做正功时，重力势能减小，反之，则增大． 由于重力和万有引力是同性质的力，因此在物体的高度不能忽略时，将重力势能称作引力势能更合适些，也就是说，重力势能就是引力势能，在目前的考纲中，除专门讨论重力随物体在地球上的位置（纬度和高度）变化而变化外，认为重力等于万有引力，因此也可以认为物体的重力势能等于引力势能． 如果考虑g是变量的话，那么重力势能就过渡到引力势能，引力势能表达式是，不过零势能处在无穷远． 重力做功与重力势能的关系：W=EP1-EP2，规律：重力做正功时，重力势能减少重力做负功时，重力势能增加． 知识点2 弹性势能 定义：发生弹性形变的物体各部分之间，由于有弹力的相互作用而具有势能，这种势能就是叫做弹性势能 势能的单位与功的单位是一致的．确定弹力势能的大小需选取零势能的状态，一般选取弹簧未发生任何形变，而处于自由状态的情况下其弹力势能为零．弹力对物体做功等于弹力势能增量的负值．即弹力所做的功只与弹簧在起始状态和终了状态的伸长量有关，而与弹簧形变过程无关．弹性势能是以弹力的存在为前提，所以弹性势能是发生弹性形变，各部分之间有弹性力作用的物体所具有的．如果两物体相互作用都发生形变，那么每一物体都有弹性势能，总弹性势能为二者之和． 弹性势能的计算及公式 在拉伸弹簧的过程中，弹簧弹力是随弹簧的形变量的变化而变化的，弹簧弹力还因弹簧的不同而不同．因此，弹簧弹力做功不能直接用功的公式W=Flcosα．与研究匀变速直线运动的位移方法类似，就是将弹簧的形变过程分成很多小段，每一小段中近似认为拉力是不变的．所以，每一小段的功分别为： W1=F1△l1，W2=F2△l2，W3=F3△l3，…… 弹簧弹力在整个过程中所做的功为： W=W1+W2+W3+……=F1△l1+F2△l2+F3△l3+…… o l F 图1 o l F 图2 kΔl 要直接计算上述各小段功的求和式是较困难的．与匀变速直线运动中利用v-t图象求位移x相似，我们可以画出F-l图象，如图1所示．每段弹簧弹力的功就可用图中细窄的矩形面积表示，对这些矩形面积求和，就得到了由F和l围成的三角形的面积如图2所示，这块三角形面积就表示弹簧弹力在整个过程中所做的功． 弹簧弹力在整个过程中所做的功为： W= （其中，k是弹簧的劲度系数，Δl是弹簧的伸长量或压缩量） 　弹力做功与弹性势能变化的关系：弹力做正功，弹性势能减少，弹力做负功，弹性势能增加． 例题 3 1 2 A h 如图所示，某物块分别沿三条不同的轨道由离地高h的A点滑到同一水平面上，轨道1、2是光滑的，轨道3是粗糙的，则（ ） A．沿轨道1滑下重力做功多 B．沿轨道2滑下重力做功多 C．沿轨道3滑下重力做功多 D．沿三条轨道滑下重力做的功一样多 物体1的重力势能Ep1=3J，物体2的重力势能Ep2=－3J，则（ ） A．Ep1=Ep2 B．Ep1＞Ep2 C．Ep1＜Ep2 D．无法判断 将同一物体分两次举高，每次举高的高度相同，则（ ） A．不论选取什么参考平面，两种情况中，物体重力势能的增加量相同 B．不论选