高中物理4 势能课堂教学ppt课件

          3.势能

【填空】

1．定义：物体由于位于高处而具有的能量叫做重力势能．

2．重力做的功

(1)特点：重力对物体做的功跟路径无关，仅由物体的      和       位置的高度决定．

(2)表达式：WG＝       .

3．重力势能的表达式：Ep＝mgh.

物体的重力势能等于物体受到的重力和它的    的乘积．

4．重力势能的相对性

重力势能总是相对选定的       而言的．

物体在参考平面上时，重力势能为零．物体在参考平面上方时，重力势能为   值，在参考平面下方时，重力势能为   值．

【判断】

1．物体克服重力做功，重力势能减少．(  )

2．人沿不同路径从山脚到达山顶时，克服重力做的功相同．(  )

3．选择不同的参考平面，同一物体重力势能的数值就不相同．(  )

1．重力做功与重力势能的关系

2.重力势能的相对性和绝对性

(1)重力势能的相对性

选取不同的水平面作为参考平面，其重力势能具有不同的数值，即重力势能的大小与参考平面的选取有关．

(2)重力势能变化的绝对性

物体在两个高度不同的位置时，由于高度差一定，重力势能之差也是一定的，即物体的重力势能的变化与参考平面的选取无关．

3．重力势能的正负

重力势能是标量，其数值可正可负可为零，表示的是相对大小，如图4­3­2所示．

图4­3­2

选择不同的参考平面，重力势能的数值不同，如下表：

1．(多选)如图4­3­3所示，物体沿不同的路径从A运动到B，其中按不同的路径：①有摩擦作用；②无摩擦作用，③无摩擦，但有其他外力拉它．比较这三种情况下重力做的功W1、W2、W3，重力势能的变化量ΔEp1、ΔEp2、ΔEp3的关系，以下正确的是(　　)

图4­3­3

A．W1＞W2＞W3　　　　 B．W1＝W2＝W3

C．ΔEp1＝ΔEp2＝ΔEp3   D．ΔEp1＜ΔEp2＜ΔEp3

2．如图4­3­4所示，一小球贴着光滑曲面自由滑下，依次经过A、B、C三点．以下表述错误的是(　　)

图4­3­4

A．若以地面为参考平面，小球在B点的重力势能比C点大

B．若以A点所在的水平面为参考平面，小球在B点的重力势能比C点小

C．若以B点所在的水平面为参考平面，小球在C点的重力势能小于零

D．无论以何处水平面为参考平面，小球在B点的重力势能均比C点大

3．一根粗细均匀的长直铁棒重600 N，平放在水平地面上．现将一端从地面抬高0.50 m，而另一端仍在地面上，则(　　)

A．铁棒的重力势能增加了300 J

B．铁棒的重力势能增加了150 J

C．铁棒的重力势能增加量为0

D．铁棒重力势能增加多少与参考平面选取有关，所以无法确定

重力势能的三种求解方法

(1)根据重力势能的定义求解：选取零势能参考平面，由Ep＝mgh可求质量为m的物体在离零势能参考平面h高度处的重力势能．

(2)由重力做功与重力势能变化的关系求解：由WG＝Ep1－Ep2知Ep2＝Ep1－WG或Ep1＝WG＋Ep2.

(3)由等效法求重力势能：重力势能的变化与运动过程无关，只与初、末状态有关．ΔEp＝mg·Δh＝Ep2－Ep1.

【填空】

1．弹性势能：物体由于发生       而具有的能量．物体的    越大，弹性势能越大．

2．势能：重力势能和弹性势能都属于势能．

3．势能的系统性

(1)重力势能是     与受重力作用的物体组成的系统所共有的．

(2)弹性势能是弹性装置与受弹力作用的物体组成的系统所共有的．

【判断】

1．弹簧越长，弹性势能就越大．(  )

2．只要弹簧的形变量相同，弹性势能就相同．(  )

3．弹力做正功时，弹簧的弹性势能减小．(  )

1．弹性势能的产生原因

(1)物体发生了弹性形变．

(2)物体各部分间有弹力的作用．

2．弹簧弹性势能大小的影响因素

(1)弹簧的劲度系数．

(2)弹簧的形变量．

3．弹性势能和重力势能的对比

4．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，它的弹性势能一定减小

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

5．（多选）如图所示，一个轻质弹簧竖直固定在地面上，将一个小球从距弹簧上端某高处由静止释放，则在小球开始接触弹簧直到把弹簧压缩到最短的过程中，以下正确的是(　　)

A．系统贮存的弹性势能不断增加

B．弹力对小球先做负功，后做正功

C．小球的重力势能始终逐渐减小

D．小球的重力势能先增大，后减小

6．如图4­3­8所示，一轻弹簧一端固定于O点，另一端系一重物，将重物从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速地释放，让它自由摆下，不计空气阻力，在重物由A点摆向最低点B的过程中(　　)

图4­3­8

A．重力做正功，弹力不做功

B．重力做正功，弹力做正功

C．若用与弹簧原长相等的细绳代替弹簧后，重力做正功，弹力不做功

D．若用与弹簧原长相等的细绳代替弹簧后，重力做功不变，弹力不做功

确定弹性势能变化的技巧

1．重力做功量度重力势能的改变，重力做多少功，物体的重力势能就改变多少；弹力做功量度弹性势能的改变，弹力做多少功，物体的弹性势能就改变多少．

2．功是能量转化的量度，因此确定某一过程中某力做的功，是研究该过程能量转化的重要方法．

课后作业提升

一、选择题

1.关于重力势能,下列说法正确的是(　　)

A.重力势能的大小只由物体本身决定

B.重力势能恒大于零

C.在地面上的物体,它具有的重力势能一定等于零

D.重力势能是物体和地球所共有的

2.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,物体克服重力做功多

C.沿坡度小、粗糙程度大的斜面运动,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

3.升降机中有一质量为m的物体,当升降机以加速度a匀加速上升h高度时,物体增加的重力势能为(　　)

A.mgh　　　 B.mgh+mah

C.mah D.mgh-mah

4.如图所示,静止的小球沿不同的轨道由同一位置滑到水平桌面上,轨道高度为h,桌面距地面高为H,小球的质量为m,则以下说法正确的是(　　)

A.小球沿竖直轨道下滑到桌面上的过程,重力做功最少

B.小球沿曲线轨道下滑到桌面上的过程,重力做功最多

C.以桌面为参考面,小球的重力势能的减少量为mgh

D.以地面为参考面,小球的重力势能的减少量为mg(H+h)

5.物块A的质量为m,置于光滑水平地面上,其上表面固定一根轻弹簧,弹簧原长为L0,劲度系数为k,如图所示.现将弹簧上端B缓慢地竖直向上提起一段距离L,使物块A离开地面,若以地面为势能零点,则这时物块A具有的重力势能为(　　)

A.mg(L+L0) B.mg(L+L0+)

C.mg(L-L0+) D.mg(L-)

6.如图甲所示,质量不计的弹簧竖直固定在水平面上,t=0时刻,将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放.小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点,然后又被弹起离开弹簧,上升到一定高度后再下落,如此反复.通过安装在弹簧下端的压力传感器,测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图像如图乙所示,则(　　)

A.t1时刻小球动能最大

B.t2时刻小球动能最大

C.t2~t3这段时间内,小球的动能先增加后减少

D.t2~t3这段时间内,小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能

二、非选择题

7.如图所示,以二楼的地面为参考平面,二楼房间里的物体A具有　　　重力势能,一楼房间里的物体B具有　　　重力势能,二楼地面上物体的重力势能为　　　.(均选填“正的”“负的”或“0”) 

8.起重机以的加速度将质量为m的物体匀加速地沿竖直方向提升高度h,则起重机钢索的拉力对物体做的功为多少?物体的重力势能改变多少?(不计空气阻力)

9.有一上端挂在墙上的长画,从画的上端到下端画轴长1.8m,下端画轴重1 N,画重0.8 N(画面处处均匀),如图所示.现将长画从下向上卷起来,长画的重力势能增加了多少?

学业分层测评(十三)

(建议用时：45分钟)

1．下列关于重力势能的说法正确的是(　　)

A．重力势能的大小只由重物本身决定

B．所处位置高的物体，重力势能就一定大

C．在地面上的物体，它具有的重力势能一定等于零

D．重力势能实际上是物体和地球所共有的

2．当重力对物体做正功时，物体的重力势能和动能可能的变化情况，下面说法正确的是(　　)

A．重力势能一定增加，动能一定减少

B．重力势能一定减少，动能一定增加

C．重力势能一定减少，动能不一定增加

D．重力势能不一定减少，动能一定增加

3．如图4­3­9所示，在光滑水平面上有一物体，它的左端连一弹簧，弹簧的另一端固定在墙上，在力F的作用下物体处于静止状态，当撤去F后，物体将向右运动．在物体向右运动的过程中，下列说法正确的是(　　)

图4­3­9

A．弹簧的弹性势能逐渐减小

B．弹簧的弹性势能逐渐增大

C．弹簧的弹性势能先增大后减小

D．弹簧的弹性势能先减小后增大

4．物体从某高度处做自由落体运动，以地面为重力势能零点，下列所示图像中，能正确描述物体的重力势能与下落高度的关系的是(　　)

5．(多选)关于重力势能，下列说法中正确的是(　　)

A．物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定

B．物体与零势面的距离越大，它的重力势能也越大

C．一个物体的重力势能从－5 J变化到－3 J，重力势能变大了

D．在地面上的物体，它具有的重力势能不一定等于零

6．一个100 g的球从1.8 m的高处落到一个水平板上又弹回到1.25 m的高度，则整个过程中重力对球所做的功及球的重力势能的变化是(g取10 m/s2)(　　)

A．重力做功为1.8 J

B．重力做了0.55 J的负功

C．物体的重力势能一定减少0.55 J

D．物体的重力势能一定增加1.25 J

7.如图4­3­10所示，将一木球靠在轻质弹簧上，压缩后松手，弹簧将木球弹出．已知弹出过程弹簧做了40 J的功，周围阻力做了－10 J的功，此过程(　　)

图4­3­10

A．弹簧弹性势能减小10 J

B．弹簧弹性势能增加40 J

C．木球动能减小10 J

D．木球动能增加30 J

8．在离地80 m处无初速释放一小球，小球质量为m＝200 g，不计空气阻力，g取10 m/s2，取最高点所在水平面为零势能参考平面．求：

(1)在第2 s末小球的重力势能；

(2)在第3 s内重力所做的功及重力势能的变化．

9．(多选)质量为m的物体，由静止开始下落，由于空气阻力作用，下落的加速度为g，在物体下落h的过程中，下列说法正确的是(　　)

A．物体重力做的功为mgh

B．物体所受阻力做功为

C．物体重力势能减少了mgh

D．物体克服阻力所做的功为

10．如图4­3­11所示，在水平地面上平铺着n块砖，每块砖的质量为m，厚度为h.如果工人将砖一块一块地叠放起来，那么工人至少做功(　　)

图4­3­11

A．n(n－1)mgh　　　　　　 B.n(n－1)mgh

C．n(n＋1)mgh   D.n(n＋1)mgh

11．如图4­3­12所示，一条铁链长为2 m，质量为10 kg，放在水平地面上，拿住一端提起铁链直到铁链全部离开地面的瞬间，铁链克服重力做功为多少？铁链的重力势能变化了多少？

图4­3­12

12．金茂大厦是上海的标志性建筑之一，它的主体建筑包括地上101层，地下3层，高420.5 m，距地面341 m的第88层为观光层，环顾四周，极目眺望，上海新貌尽收眼底．假如一质量为60 kg的游客在第88层观光(g取10 m/s2)．

(1)求以地面为参考平面时游客的重力势能；

(2)若游客乘电梯从地面上升到88层，重力做功与重力势能的变化各是多少？