粵教版必修2 動能勢能 課件（37張）.pptx

4 2動能勢能 一 功和能的關(guān)系動能 觀圖助學(xué) 1 如圖是三峽水電站發(fā)電情景 我們知道是水的動能轉(zhuǎn)化成電能 做功與能量轉(zhuǎn)化有什么關(guān)系 2 如圖所示 是古代戰(zhàn)爭中攻擊城門的戰(zhàn)車 戰(zhàn)車上裝有一根質(zhì)量很大的圓木 由很多士兵推著以很大的速度撞擊城門 輕而易舉地將城門撞破 圓木的質(zhì)量很大 速度很大時 是為了增加圓木的什么能 1 能量 一個物體能夠?qū)ζ渌矬w 則該物體具有能量 2 功與能的關(guān)系 做功的過程就是 的過程 做了多少功 就有多少能發(fā)生轉(zhuǎn)化 所以功是能量轉(zhuǎn)化的量度 功和能的單位相同 在國際單位制中 都是 3 動能 1 定義 物體由于 而具有的能量 2 表達(dá)式 ek 3 單位 做功 能量轉(zhuǎn)化 焦耳 運(yùn)動 焦耳 4 動能的 三性 相對性 選取不同的參考系 物體的速度不同 動能也不同 一般以地面為參考系 標(biāo)量性 動能是 量 沒有方向 狀態(tài)量 動能是表征物體運(yùn)動狀態(tài)的物理量 與物體的運(yùn)動狀態(tài) 或某一時刻 的速度相對應(yīng) 標(biāo) 理解概念 判斷下列說法是否正確 1 功和能的單位相同 國際單位都是焦耳 所以功和能是一回事 2 做勻速圓周運(yùn)動的物體的動能不變 3 動能不變的物體一定處于平衡狀態(tài) 二 重力勢能 觀圖助學(xué) 如圖所示 幼兒園小朋友們正在興高采烈地玩滑梯 小朋友在滑梯最高點(diǎn)時的重力勢能一定為正值嗎 在地面上時的重力勢能一定為零嗎 小朋友沿滑梯下滑時 重力勢能怎么變化 小朋友從最高點(diǎn)滑落到地面過程中重力勢能的變化與參考平面的選取有關(guān)嗎 1 重力做功的特點(diǎn) 1 做功表達(dá)式 wg 式中h指初位置與末位置的 2 做功的特點(diǎn) 物體運(yùn)動時 重力對它做的功只跟它的 有關(guān) 而跟物體運(yùn)動的 無關(guān) 2 重力勢能 1 定義 由物體所處 決定的能量稱為重力勢能 2 大小 ep 單位 符號 mgh 高度差 起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置 路徑 位置的高度 mgh 焦耳 j 系統(tǒng)性 重力是 與物體相互吸引產(chǎn)生的 所以重力勢能是物體和 組成的系統(tǒng)共有 平時所說的 物體 的重力勢能只是一種簡化說法 標(biāo)矢性 重力勢能是 量 只有大小 沒有方向 但有正負(fù) 重力勢能正負(fù)的含義 正值表示物體處于參考平面 方 負(fù)值表示處于參考平面的 方 3 重力勢能的三性 相對性 ep mgh中的h是物體重心相對 的高度 選擇不同 則物體的高度h不同 重力勢能的大小也就不同 所以確定某點(diǎn)的重力勢能首先選擇 參考平面 參考平面 參考平面 地球 地球 標(biāo) 上 下 3 重力做功與重力勢能變化的關(guān)系 1 做功是重力勢能變化的原因 且 做了多少功 重力勢能就改變多少 即wg ep 當(dāng)物體從高處向低處運(yùn)動時 重力做 功 重力勢能 當(dāng)物體從低處向高處運(yùn)動時 重力做 功 重力勢能 2 重力做的功與重力勢能的變化量均與參考平面的選擇 關(guān) 填 有 或 無 3 重力勢能的變化只取決于物體 做功的情況 與物體除重力外是否還受其他力作用以及其他力是否做功等因素均無關(guān) 重力 重力 ep1 ep2 正 減少 負(fù) 增加 無 重力 理解概念 判斷下列說法是否正確 1 同一物體在不同位置的重力勢能分別為ep1 3j ep2 10j 則ep1 ep2 2 物體由高處到低處 重力一定做正功 重力勢能一定減少 3 重力做功一定與路徑無關(guān) 只與初 末位置的高度差有關(guān) 三 彈性勢能 觀圖助學(xué) 如圖所示 運(yùn)動員借助撐桿可以跳得很高 被壓彎的撐桿具有什么能 這種能跟哪些因素有關(guān) 1 定義 發(fā)生 的物體 在恢復(fù)原狀時能夠?qū)ν饨缱龉?因而具有能量 2 大小 跟 的大小有關(guān) 越大 彈性勢能也越大 對于彈簧來說 彈性勢能與 有關(guān) 當(dāng)形變量一定時 越大的彈簧彈性勢能越大 3 勢能 與相互作用物體的 有關(guān)的能量 形變 形變量 形變量 拉伸或壓縮長度 勁度系數(shù) 相對位置 理解概念 判斷下列說法是否正確 1 任何發(fā)生彈性形變的物體 都具有彈性勢能 2 任何具有彈性勢能的物體 一定發(fā)生了彈性形變 3 物體只要發(fā)生形變 就一定具有彈性勢能 4 彈簧的彈性勢能只跟彈簧被拉伸或壓縮的長度有關(guān) 動能 觀察探究 如圖1所示 一輛汽車正在上坡路上加速行駛 1 汽車上坡過程受哪些力作用 各個力做什么功 2 汽車的動能怎樣變化 其動能的變化與各個力做功有什么關(guān)系 答案 1 汽車受重力 支持力牽引力及路面的阻力作用 上坡過程中牽引力做正功 重力 阻力做負(fù)功 支持力不做功 圖1 2 由于汽車加速上坡 其動能增大 汽車動能的變化等于重力 牽引力及路面的阻力三個力做功的代數(shù)和 探究歸納 1 對動能的理解 1 動能是標(biāo)量 沒有負(fù)值 與物體的速度方向無關(guān) 2 動能是狀態(tài)量 具有瞬時性 與物體的運(yùn)動狀態(tài) 或某一時刻的速度 相對應(yīng) 3 動能具有相對性 選取不同的參考系 物體的速度不同 動能也不同 一般以地面為參考系 2 動能變化量 ek 試題案例 例1 多選 關(guān)于對動能的理解 下列說法正確的是 a 動能是普遍存在的機(jī)械能的一種基本形式 凡是運(yùn)動的物體都具有動能b 動能總是正值 但對于不同的參考系 同一物體的動能大小是不同的c 一定質(zhì)量的物體 動能變化時 速度一定變化 但速度變化時 動能不一定變化d 動能不變的物體 受力一定為零 答案abc 針對訓(xùn)練1 下列關(guān)于動能的說法正確的是 a 兩個物體中 速度大的動能也大b 某物體的速度加倍 它的動能也加倍c 做勻速圓周運(yùn)動的物體動能保持不變d 某物體的動能保持不變 則速度一定不變 答案c 重力做功及重力勢能 觀察探究 如圖2所示 質(zhì)量為m的物體自高度為h2的a處下落至高度為h1的b處 求下列兩種情況下 重力做的功和重力勢能的變化量 并分析它們之間的關(guān)系 圖2 1 以地面為零勢能參考面 2 以b處所在的高度為零勢能參考面 答案 1 重力做的功wg mg h mg h2 h1 選地面為零勢能參考面 epa mgh2 epb mgh1 重力勢能的變化量 ep mgh1 mgh2 mg h 2 選b處所在的高度為零勢能參考面 重力做功wg mg h mg h2 h1 物體的重力勢能epa mg h2 h1 mg h epb 0 重力勢能的變化量 ep 0 mg h mg h 綜上兩次分析可見wg ep 即重力做的功等于重力勢能的變化量的負(fù)值 而且重力勢能的變化與零勢能參考面的選取無關(guān) 探究歸納 1 重力做功 1 重力做功大小只與重力和物體高度變化有關(guān) 與受其他力及運(yùn)動狀態(tài)均無關(guān) 2 物體下降時重力做正功 物體上升時重力做負(fù)功 3 在一些往復(fù)運(yùn)動或多個運(yùn)動過程的復(fù)雜問題中求重力做功時 利用重力做功的特點(diǎn) 可以省去大量中間過程 一步求解 2 重力勢能 1 重力做功與重力勢能變化的關(guān)系wg ep1 ep2 ep 2 重力勢能的相對性物體的重力勢能總是相對于某一水平參考面 選不同的參考面 物體重力勢能的數(shù)值是不同的 故在計(jì)算重力勢能時 必須首先選取參考平面 重力勢能的變化量與參考平面的選擇無關(guān) 試題案例 例2 2018 江門高一檢測 如圖3所示 桌面距地面的高度為0 8m 一物體質(zhì)量為2kg 放在桌面上方0 4m的支架上 g取10m s2 求 1 以桌面為零勢能參考平面 計(jì)算物體具有的重力勢能 并計(jì)算物體由支架下落到地面過程中重力勢能減少多少 2 以地面為零勢能參考平面 計(jì)算物體具有的重力勢能 并計(jì)算物體由支架下落到地面過程中重力勢能減少多少 3 以上計(jì)算結(jié)果說明什么 圖3 解析 1 以桌面為零勢能參考平面 物體距離零勢能參考平面的高度h1 0 4m 因而物體具有重力勢能ep1 mgh1 2 10 0 4j 8j 物體落至地面時 物體重力勢能ep2 2 10 0 8 j 16j 因此物體在此過程中重力勢能減小量 ep ep1 ep2 8j 16 j 24j 2 以地面為零勢能參考平面 物體的高度h1 0 4 0 8 m 1 2m 因而物體具有的重力勢能ep1 mgh1 2 10 1 2j 24j 物體落至地面時重力勢能ep2 0 在此過程中物體重力勢能減小量 e ep1 ep2 24j 0 24j 3 通過上面的計(jì)算可知 重力勢能是相對的 它的大小與零勢能參考平面的選取有關(guān) 而重力勢能的變化是絕對的 它與零勢能參考平面的選取無關(guān) 其變化值與重力對物體做功的多少有關(guān) 答案 1 8j24j 2 24j24j 3 見解析 1 計(jì)算物體的重力勢能 必須首先選定零勢能面 2 零勢能面以下的重力勢能均為負(fù)值 號代表重力勢能的大小 因此 比較大小時 一定要帶著 號進(jìn)行比較 3 重力勢能是相對的 但重力勢能的變化是絕對的 物體在兩個高度不同的位置時 由于高度差一定 重力勢能之差也是一定的 即物體的重力勢能的變化與參考平面的選取無關(guān) 針對訓(xùn)練2 下列關(guān)于重力勢能的說法正確的是 a 物體的位置一旦確定 它的重力勢能的大小也隨之確定b 物體與零勢能面的距離越大 它的重力勢能也越大c 一個物體的重力勢能從 5j變化到 3j 重力勢能增加了d 在地面上的物體具有的重力勢能一定等于零解析物體的重力勢能與參考平面有關(guān) 同一物體在同一位置相對不同的參考平面的重力勢能不同 選項(xiàng)a錯誤 物體在零勢能面以上 距零勢能面的距離越大 重力勢能越大 物體在零勢能面以下 距零勢能面的距離越大 重力勢能越小 選項(xiàng)b錯誤 重力勢能中的正 負(fù)號表示大小 5j的重力勢能小于 3j的重力勢能 選項(xiàng)c正確 只有選地面為零勢能面時 地面上的物體的重力勢能才為零 否則不為零 選項(xiàng)d錯誤 答案c 彈性勢能 觀察探究 如圖4所示 某人正在用拉力器鍛煉臂力 圖4 1 人不用力時 彈簧不伸長 此時彈簧有彈性勢能嗎 2 人拉彈簧時對彈簧做什么功 彈簧的彈性勢能怎么變化 3 在彈簧彈性限度內(nèi) 人將彈簧拉得越長 克服彈力做功越多嗎 彈性勢能越大嗎 4 拉力器有2條彈簧和有4條彈簧 拉伸相同長度 用力一樣嗎 克服彈力做功相同嗎 答案 1 彈簧不伸長 沒有彈性勢能 2 人對彈簧做正功 彈性勢能增加 3 將彈簧拉得越長 克服彈力做功越多 彈性勢能越大 4 用力不一樣 克服彈力做功也不相同 探究歸納 1 彈力做功與彈性勢能變化的關(guān)系 1 關(guān)系 彈力做正功時 彈性勢能減少 彈力做負(fù)功時 彈性勢能增加 并且彈力做多少功 彈性勢能就變化多少 2 表達(dá)式 w彈 ep ep1 ep2 2 注意 彈力做功和重力做功一樣 也和路徑無關(guān) 彈性勢能的變化只與彈力做功有關(guān) 試題案例 例3 如圖5所示 處于自然長度的輕質(zhì)彈簧一端與墻接觸 另一端與置于光滑地面上的物體接觸 現(xiàn)在物體上施加一水平推力f 使物體緩慢壓縮彈簧 當(dāng)推力f做功100j時 彈簧的彈力做功 j 以彈簧處于自然長度時的彈性勢能為零 則彈簧的彈性勢能為 j 解析在物體緩慢壓縮彈簧的過程中 推力f始終與彈簧彈力等大反向 所以推力f做的功等于克服彈簧彈力所做的功 即w彈 wf 100j 由彈力做功與彈性勢能的變化關(guān)系知 彈性勢能增加了100j 答案 100100 圖5 針對訓(xùn)練3 多選 如圖6所示 一個物體以速度v0沖向與豎直墻壁相連的輕質(zhì)彈簧 墻壁和物體間的彈簧被物體壓縮 在此過程中 以下說法正確的是 圖6a 物體對彈簧做的功與彈簧的壓縮量成正比b 物體向墻壁運(yùn)動相同的位移 彈力做的功不相等c 彈簧的彈力做正功 彈性勢能增加d 彈簧的彈力做負(fù)功 彈性勢能增加 解析由功的計(jì)算公式w fscos 知 恒力做功時 做功的多少與物體的位移成正比 而彈簧對物體的彈力是一個變力 所以選項(xiàng)a錯誤 彈簧開始被壓縮時彈力小 彈力做的功也少 彈簧的壓縮量變大時 物體移動相同的距離做的功多 故選項(xiàng)b正確 物體壓縮彈簧的過程 彈簧的彈力與彈力作用點(diǎn)的位移方向相反 所以彈力做負(fù)功 彈性勢能增加 故選項(xiàng)c錯誤 d正確 答案bd 對重力勢能 四性 的理解 1 重力勢能具有系統(tǒng)性 重力勢能是物體和地球所組成的系統(tǒng)共有的 而不是地球上物體獨(dú)有的 通常所說的物體的重力勢能是一種簡略的習(xí)慣說法 2 重力勢能具有相對性 重力勢能的數(shù)學(xué)表達(dá)式ep mgh是與參考平面的選擇有關(guān)的 式中的h是物體重心到參考平面的高度 重力勢能是標(biāo)量 只有大小而無方向 但有正負(fù) 當(dāng)物體在參考平面上方時 重力勢能ep為正值 當(dāng)物體在參考平面下方時 重力勢能ep為負(fù)值 物體重力勢能正負(fù)的物理意義是表示比零勢能大 還是比零勢能小 這與功的正負(fù)的物理意義是不同的 3 參考平面選擇的任意性 根據(jù)處理問題的方便而定 一般可選擇地面或物體運(yùn)動時所到達(dá)的最低點(diǎn)為零勢能參考平面 4 重力勢能變化的絕對性 物體從一個位置運(yùn)動到另一個位置的過程中 重力勢能的變化與參考平面的選取無關(guān) 它的變化是絕對的 針對練習(xí) 多選 下列關(guān)于