高一物理《第四章第3節(jié)勢(shì)能》課件.ppt

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理解教材新知 把握熱點(diǎn)考向 應(yīng)用創(chuàng)新演練 第3節(jié) 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二 考向二 第四章 考向一 隨堂基礎(chǔ)鞏固 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練 考向三 1 重力做功與物體運(yùn)動(dòng)的路徑無關(guān) 僅由物體的質(zhì)量和始末兩個(gè)位置的高度決定 2 物體由于位于高處而具有的能量叫做重力勢(shì)能 重力做功引起物體重力勢(shì)能的變化 重力做正功 物體的重力勢(shì)能減小 重力做負(fù)功 物體的重力勢(shì)能增加 3 發(fā)生彈性形變的物體具有彈性勢(shì)能 形變?cè)酱?勁度系數(shù)越大 彈簧具有的彈性勢(shì)能越大 4 勢(shì)能具有系統(tǒng)性 重力勢(shì)能是地球與物體組成的系統(tǒng)所共有 彈性勢(shì)能是彈力裝置與受彈力作用的物體組成的系統(tǒng)所共有 自學(xué)教材 1 重力的功 1 特點(diǎn) 跟物體運(yùn)動(dòng)的無關(guān) 僅由物體的和兩個(gè)位置的高度決定 2 表達(dá)式 其中h1 h2分別表示物體的始 末位置的高度 路徑 質(zhì)量 始末 WG mgh1 mgh2 2 重力勢(shì)能 1 定義 物體由于而具有的能量 2 大小 等于物體受到的的乘積 表達(dá)式為 3 單位 與功的單位相同 4 性質(zhì) 重力勢(shì)能是標(biāo)量 只有大小 沒有方向 重力勢(shì)能有正負(fù)之分 重力勢(shì)能的正負(fù)反映了物體相對(duì)于參考平面的位置關(guān)系 位于高處 重力和它的高度 焦耳 Ep mgh 3 重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系 1 表達(dá)式 WG Ep1 Ep2 2 兩種情況 當(dāng)物體從高處運(yùn)動(dòng)到低處時(shí) 重力做 重力勢(shì)能 即WG 0 Ep1 Ep2 當(dāng)物體由低處運(yùn)動(dòng)到高處時(shí) 重力做負(fù)功 重力勢(shì)能增加 即WG 0 Ep1 Ep2 重力做負(fù)功也叫做 正功 減小 物體克服 重力做功 重點(diǎn)詮釋 1 重力勢(shì)能的理解 1 重力勢(shì)能具有相對(duì)性 重力勢(shì)能的表達(dá)式Ep mgh中的h是指物體重心到參考平面的高度 因此重力勢(shì)能的大小與參考平面的選取有關(guān) 選取不同的參考平面 物體的重力勢(shì)能不同 選定了參考平面 物體的重力勢(shì)能也就確定了 在參考平面以上為正值 以下為負(fù)值 位于參考平面時(shí)為零 2 重力勢(shì)能參考平面的選取是任意的 視處理問題的方便而定 一般選取地面或物體運(yùn)動(dòng)時(shí)所達(dá)到的最低點(diǎn)所在平面為零勢(shì)能參考平面 3 重力勢(shì)能的變化是絕對(duì)的 物體在兩個(gè)不同位置之間勢(shì)能的差值是確定的 即重力勢(shì)能的變化量不隨參考平面的改變而改變 4 重力勢(shì)能是系統(tǒng)共有的 倘若沒有地球 就談不上重力 那么物體也就不可能具有重力勢(shì)能 所以 嚴(yán)格來說 重力勢(shì)能是地球和物體所組成的 系統(tǒng) 共有的 而不是物體單獨(dú)具有的 2 重力做功與重力勢(shì)能的對(duì)比 1 如圖4 3 1所示 質(zhì)量為m的物體從桌面邊緣豎直向上拋出 桌面比地面高h(yuǎn) 物體到達(dá)的最高點(diǎn)距桌面高為H 若以桌面為參考面 則物體落地時(shí)的重力勢(shì)能Ep和整個(gè)過程中重力所做的功WG為 圖4 3 1 A 0mgHB mghmghC mghmg h H D mgHmg h 2H 解析 取桌面為參考面 物體落地時(shí)的重力勢(shì)能為 mgh 重力做功與路徑無關(guān) 只與起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān) WG mgh 所以B項(xiàng)正確 答案 B 自學(xué)教材 1 定義物體由于發(fā)生而具有的能量 2 大小物體的形變?cè)酱?彈性勢(shì)能 彈性形變 越大 3 彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系如圖4 3 2所示 O為彈簧的原長處 1 彈力做負(fù)功時(shí) 如物體由O向A運(yùn)動(dòng) 壓縮 或者由O向A 運(yùn)動(dòng) 伸長 時(shí) 增大 其他形式能轉(zhuǎn)化為 2 彈力做正功時(shí) 如物體由A向O運(yùn)動(dòng) 或者由A 向O運(yùn)動(dòng)時(shí) 彈性勢(shì)能 轉(zhuǎn)化為其他形式的能 3 彈力所做的功在量度上彈性勢(shì)能的變化 圖4 3 2 彈性勢(shì)能 彈性勢(shì)能 減小 彈性勢(shì)能 等于 重點(diǎn)詮釋 圖4 3 3 2 彈性勢(shì)能與重力勢(shì)能對(duì)比 2 下列說法正確的是 A 當(dāng)彈簧變長時(shí) 它的彈性勢(shì)能一定增大B 當(dāng)彈簧變短時(shí) 它的彈性勢(shì)能一定變小C 在拉伸長度相同時(shí) 勁度系數(shù)k越大的彈簧 它的彈性勢(shì)能越大D 彈簧在拉伸時(shí)的彈性勢(shì)能一定大于壓縮時(shí)的彈性勢(shì)能 解析 彈簧彈性勢(shì)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(shí) 它的彈性勢(shì)能應(yīng)該先減小 在原長處它的彈性勢(shì)能最小 當(dāng)它變短時(shí) 它的彈性勢(shì)能增大 所以選項(xiàng)A B D均不對(duì) 答案 C 例1 在2010年的廣州亞運(yùn)會(huì)上 中國跳水隊(duì)成功包攬了10個(gè)跳水項(xiàng)目的金牌 中國選手胡亞丹獲得女子10m跳臺(tái)金牌 當(dāng)她到達(dá)最高位置時(shí) 重心離跳臺(tái)的高度約為2m 當(dāng)她下降到手觸及水面時(shí)要伸直雙臂做一個(gè)翻掌壓水花的動(dòng)作 這時(shí)她的重心離水面大約是1m 入水之后 她的重心能下降到離水面約2 5m處 如果她的質(zhì)量為45kg 以水面為參考平面 那么她在完成一次跳水的過程中 重力勢(shì)能最大為多少 最小為多少 取g 10m s2 思路點(diǎn)撥 解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn) 1 重力勢(shì)能的最大值對(duì)應(yīng)重心的最高點(diǎn) 重力勢(shì)能的最小值對(duì)應(yīng)重心的最低點(diǎn) 2 確定各位置相對(duì)于水面的高度 注意重力勢(shì)能的正負(fù) 解析 以水面為參考平面她在完成一次跳水的過程中 離參考平面的最大距離h1 10m 2m 12m故重力勢(shì)能的最大值 Ep1 mgh1 45 10 12J 5 4 103J重力勢(shì)能的最小值在參考平面之下2 5m處 故h2 2 5m 所以重力勢(shì)能的最小值Ep2 45 10 2 5 J 1 125 103J 答案 5 4 103J 1 125 103J 借題發(fā)揮 1 計(jì)算重力勢(shì)能時(shí) 要先明確參考平面 2 明確物體重心的位置 找出重心相對(duì)參考平面的高度 3 當(dāng)物體位于參考平面之下時(shí) h為負(fù)值 則重力勢(shì)能為負(fù)值 重力勢(shì)能的正負(fù)反映重力勢(shì)能的大小 1 如圖4 3 4所示 用力將質(zhì)量相同的甲 乙兩物體分別沿斜面AB DC推至平臺(tái)BC上 將甲物體推上平臺(tái)做的功W甲比將乙物體推上平臺(tái)做的功W乙多 下列說法正確的是 A 甲物體的重力勢(shì)能大B 乙物體的重力勢(shì)能大C 兩個(gè)物體的重力勢(shì)能一樣大D 無法判斷哪個(gè)物體的重力勢(shì)能大 圖4 3 4 解析 題目給定的條件W甲 W乙 說明在用力將物體推上平臺(tái)時(shí) 外力推甲物體時(shí)做的功多 但判斷重力勢(shì)能的大小依據(jù)的是物體的質(zhì)量和高度 兩個(gè)質(zhì)量相同的物體 位于同一高度時(shí) 它們的重力勢(shì)能相同 答案 C 例2 如圖4 3 5所示 質(zhì)量為m的小球從曲面左側(cè)上的A點(diǎn)滾下 經(jīng)過最低點(diǎn)后滾到曲面右側(cè)上的B點(diǎn) 已知A點(diǎn)距最低點(diǎn)的高度為h1 B點(diǎn)距最低點(diǎn)的高度為h2 求小球從A點(diǎn)滾到B點(diǎn)的過程中 重力做了多少功 小球的重力勢(shì)能變化了多少 圖4 3 5 思路點(diǎn)撥 解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn) 1 重力做功的特點(diǎn) 2 重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系 解析 重力做的功為W mg h mg h1 h2 因?yàn)楦叨葴p小 重力做正功 所以重力勢(shì)能減少 且減少的重力勢(shì)能等于重力所做的功 故小球的重力勢(shì)能減少了mg h1 h2 答案 mg h1 h2 減少了mg h1 h2 借題發(fā)揮 1 重力做功與物體運(yùn)動(dòng)的路徑無關(guān) 只與初 末位置的高度差有關(guān) 2 重力做正功時(shí) 重力勢(shì)能減少 減少的重力勢(shì)能等于重力所做的功 重力做負(fù)功 物體克服重力做功 時(shí) 重力勢(shì)能增加 增加的重力勢(shì)能等于克服重力所做的功 2 一根長度L為2m 重力G為200N的均勻木桿放在水平地面上 現(xiàn)將它的一端從地面上抬高0 5m 另一端仍擱在地面上 則木桿重力勢(shì)能的變化量為 A 400JB 200JC 100JD 50J解析 選地面為零勢(shì)能面 初重力勢(shì)能Ep1 0 均勻木桿的重心在桿的幾何中心 Ep2 mgh 200 0 25J 50J Ep Ep2 Ep1 50J 答案 D 例3 在水平地面上放一個(gè)豎直輕彈簧 彈簧上端與一個(gè)質(zhì)量為2 0kg的木塊相連 若在木塊上再作用一個(gè)豎直向下的力F 使木塊緩慢向下移動(dòng)0 10m 力F做功2 5J 此時(shí)木塊再次處于平衡狀態(tài) 力F的大小為50N 如圖4 3 6所示 求 g取10N kg 圖4 3 6 1 在木塊下移0 10m的過程中彈性勢(shì)能的增加量 2 彈簧的勁度系數(shù) 思路點(diǎn)撥 彈性勢(shì)能的增加量等于克服彈力所做的功 也即彈力所做的負(fù)功 所以設(shè)法求出彈簧彈力所做的功是解決問題的關(guān)鍵 答案 1 4 5J 2 500N m 借題發(fā)揮 彈性勢(shì)能的改變量可通過彈力做功求解 也可從能量轉(zhuǎn)化的角度來求解 3 圖4 3 7甲是玩家玩 蹦極 游戲的真實(shí)照片 玩家將一根長為AB的彈性繩子的一端系在身上 另一端固定在高處 然后從高處跳下 圖乙是玩家到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)的情況 其中AB為彈性繩子的原長 C點(diǎn)是彈力等于重力的位置 D點(diǎn)是玩家所到達(dá)的最低點(diǎn) 對(duì)于玩家離開跳臺(tái)至最低點(diǎn)的過程中 下列說法正確的是 圖4 3 7 A 重力對(duì)人一直做正功B 人的重力勢(shì)能一直減小C 玩家通過B點(diǎn)之后 繩子具有彈性勢(shì)能D 從A到D 彈性繩子的彈性勢(shì)能一直增加解析 整個(gè)過程中 重力一直做正功 重力勢(shì)能一直減小 人從高空落下到彈性繩子達(dá)到原長的過程中 彈性繩子不做功 此后彈性繩子一直做負(fù)功 彈性勢(shì)能一直增加 故A B C正確 答案 ABC 隨堂基礎(chǔ)鞏固 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練