课堂新坐标2016_2017学年高中物理第2章能的转化和守恒第2节势能的改变.doc

第2节　势能的改变 学 习 目 标 知 识 脉 络 1.理解重力势能的概念，会用重力势能的定义进行计算．(重点) 2．知道重力做功的特点，理解重力势能的变化和重力做功的关系，并能解决有关问题．(重点) 3．知道重力势能的相对性、 系统性．(难点) 4．了解弹性势能的变化和弹力做功的关系. 重 力 势 能 1．定义 物体处于一定的高度而具有的能． 2．表达式 Ep＝mgh，其中h表示物体的高度，Ep的单位是焦耳，符号J. 3．标矢性 重力势能是标量，只有大小，没有方向． 1．物体的质量越大，重力势能一定越大．(×) 2．物体越高，重力势能一定越大．(×) 3．处在参考平面上的物体重力势能均为零．(√) 如图2－2－1所示，高大的椰子树上的椰子质量为m，离地面高度为h，选择地面为参考平面，椰子的重力势能是多少？ 图2－2－1 【提示】　Ep＝mgh. 如图2－2－2所示，桌面距地面h1，一物体质量为m，静止在距桌面h2处． 图2－2－2 探讨1：以地面为参考平面，物体具有的势能是多少？物体由静止下落到地面的过程中，重力势能减少了多少？ 【提示】　Ep1＝mg(h1＋h2)，ΔEp＝mg(h1＋h2)． 探讨2：以桌面为参考平面，物体具有的势能是多少？物体由静止下落到地面的过程中，重力势能减少了多少？ 【提示】　Ep2＝mgh2，ΔE′p＝mg(h1＋h2)． 探讨3：以上的数据说明什么？ 【提示】　重力势能的大小与零势面选取有关，而势能改变量大小与零势面选取无关． 1．重力势能的性质 (1)重力势能的相对性 重力势能具有相对性，即重力势能的大小与零势能面的选取有关． (2)重力势能变化量的绝对性 当一个物体由一个位置运动到另一个位置时，重力势能之差是一定的，与参考平面的选取无关．实际问题中我们更关注的是重力势能的变化量． (3)重力势能的系统性 所谓物体的重力势能，实际上是地球和物体组成的系统所共有的，并非物体单独所有，通常所说的物体具有多少重力势能，实际上是一种简略的说法而已． 2．重力势能的正负 (1)重力势能是标量但有正负值，其正、负表示物体重力势能相对于参考平面上所具有的重力势能的大小． 正值表示：物体位于参考平面以上，其重力势能Ep0. 负值表示：物体位于参考平面以下，其重力势能Ep0. 例如Ep1＝100 J，Ep2＝－100 J，则Ep1Ep2. (2)重力势能的值和参考平面的选取有关，如图2－2－3所示． 图2－2－3 参考平面 EpA EpB EpC 地面 正值 正值 零 桌面 正值 零 负值 A处平面 零 负值 负值 1．(多选)关于重力势能的理解，下列说法正确的是(　　) 【导学号 A．重力势能有正负，是矢量 B．重力势能的零势能面只能选地面 C．重力势能的零势能面的选取是任意的 D．重力势能的正负代表大小 【解析】　重力势能是标量，但有正负，重力势能的正、负表示比零势能大还是小，A错误，D正确；重力势能零势能面的选取是任意的，习惯上常选地面为零势能面，B错误，C正确． 【答案】　CD 2．甲、乙两个物体的位置如图2－2－4所示，质量关系m甲m乙，甲在桌面上，乙在地面上，若取桌面为零势能面，甲、乙的重力势能分别为Ep1、Ep2，则有(　　) 图2－2－4 A．Ep1Ep2　　　　　　　 B．Ep1Ep2 C．Ep1＝Ep2 D．无法判断 【解析】　取桌面为零势能面，则Ep1＝0，物体乙在桌面以下，Ep20，故Ep1Ep2，故A项正确． 【答案】　A 3．质量为3 kg的物体放在高4 m的平台上，g取10 m/s2. 【导学号 求：(1)物体相对于平台表面的重力势能是多少？ (2)物体相对于地面的重力势能是多少？ (3)物体从平台落到地面上，重力势能变化了多少？ 【解析】　(1)以平台为参考平面，物体的重力势能为0. (2)以地面为参考平面，物体的重力势能 Ep＝mgh＝3×10×4 J＝120 J. (3)以地面为参考平面，物体落到地面，重力势能变化 了ΔEp＝0－120 J＝－120 J. 【答案】　(1)0　(2)120 J (3)减少了120 J ?1?在求解重力势能时，零势能参考平面的选取是任意的，通常情况下，常选取地面作为零势能参考平面.,?2?不管选取哪个平面作为零势能参考平面，重力势能的变化总是不变的，是绝对的. 重 力 做 功 与 重 力 势 能 的 改 变 1．重力做功的特点 重力做功与路径无关，只与初、末位置的高度差有关；重力做功总是对应于物体重力势能的变化，两者的大小相等，并且与是否存在其他作用力及其他力是否做功无关． 2．两者间的关系 (1)物体的重力做多少功，物体的重力势能就减少多少；物体克服重力做多少功，物体的