【物理】勢(shì)能及其改變課件-2023-2024學(xué)年高一下學(xué)期物理魯科版（2019）必修第二冊(cè)

第4節(jié)勢(shì)能及其改變第1章功和機(jī)械能高空拋物的危害，你知道嗎？

一個(gè)約60克的雞蛋從4樓拋下來就會(huì)讓人起腫包，從8樓拋下就可以讓人頭皮破裂，從18樓拋下來就可以砸破行人的頭骨，從25樓拋下可使人當(dāng)場(chǎng)死亡物理學(xué)中，把物體因?yàn)樘幱谝欢ǖ母叨榷哂械哪芰糠Q為重力勢(shì)能。高空中的物體具有較大的能量猜想與假設(shè)：探究影響小球重力勢(shì)能大小的因素質(zhì)量高度實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法（1）讓兩個(gè)質(zhì)量不同的小球從同一高度靜止下落，觀察兩小球落入細(xì)沙后的下陷情況。（2）讓同一小球從不同高度靜止下落，觀察小球的下陷情況。質(zhì)量一定，高度越高，重力勢(shì)能越大高度一定，質(zhì)量越大，重力勢(shì)能越大實(shí)驗(yàn)結(jié)論：重力勢(shì)能1.定義：把物體因?yàn)樘幱谝欢ǖ母叨榷哂械哪芰糠Q為重力勢(shì)能。大?。何矬w的重力勢(shì)能等于它所受重力與所處高度的乘積。

3.單位：焦耳，J4.重力勢(shì)能的相對(duì)性：對(duì)選定的參考平面而言，在零勢(shì)能面上方，h＞0，Ep＞0；在零勢(shì)能面下方，h＜0，Ep＜0；

（h─物體重心到零勢(shì)能面的高度）Ep=mgh零勢(shì)能面的選取是任意的5.重力勢(shì)能是標(biāo)量，只有大小，沒有方向，但有正負(fù)。

正值表示物體的重力勢(shì)能比零勢(shì)能大，負(fù)值表示比零勢(shì)能小。EPA=5J：表示比零勢(shì)能面多5JEPB=-5J：表示比零勢(shì)能面少5J哪一點(diǎn)的重力勢(shì)能大?比較重力勢(shì)能需選定同一零勢(shì)能面，同時(shí)比較時(shí)要代入正負(fù)號(hào)重力勢(shì)能5.重力勢(shì)能是標(biāo)量，只有大小，沒有方向，但有正負(fù)。

正值表示物體的重力勢(shì)能比零勢(shì)能大，負(fù)值表示比零勢(shì)能小。重力勢(shì)能6.重力勢(shì)能的改變量：△Ep=Ep2-Ep1=mg（h2-h1）=mg△h說明：雖然重力勢(shì)能是相對(duì)的，與零勢(shì)能面的選擇有關(guān)。但重力勢(shì)能變化是絕對(duì)，與參考平面的選取無關(guān)，只與始末位置的高度差有關(guān)7、系統(tǒng)性：重力勢(shì)能是物體和地球所組成的系統(tǒng)共同具有的能量，不是地球上的物體單獨(dú)具有的。△Ep＜0，說明重力勢(shì)能減少了|mg△h|△Ep＞0，說明重力勢(shì)能增加了|mg△h|θLh1h2ΔhAAABBB物體豎直下落物體沿斜線運(yùn)動(dòng)物體沿曲線運(yùn)動(dòng)零勢(shì)能面三種路徑從A→B，重力做功分別是多少？物體沿曲線運(yùn)動(dòng)從A到BΔh1Δh2Δh3ABΔhW1=mglcosθ1=mg△h1W=W1+W2+W3+……W=mg△h1+mg△h2

+mg△h3

+……=mg（△h1+△h2+△h3……)=mgΔh

=mgh1－mgh2h1h2A△h1θl放大微元法ABmg甲△hABθmg乙BA丙起點(diǎn)終點(diǎn)=mg(h1－h(huán)2)ＷＧ=mgΔh=mgh1－mgh2以上三種類型總結(jié)：物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力做功只與的起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān)，而跟物體運(yùn)動(dòng)的路徑無關(guān)。即重力做功數(shù)值等于重力與重心始末位置的高度差的乘積。ABmg甲△hABθmg乙BA丙起點(diǎn)終點(diǎn)ＷＧ=mgh1－mgh2零勢(shì)能面Ep1=mgh1

Ep2=mgh2

Ep1Ep2ＷＧ=－

=-△Ep重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系：重力做的功等于負(fù)的重力勢(shì)能的改變量WG＝mgh1－

mgh2＝EP1－EP2

＝－ΔEP表達(dá)式：(1)物體下降，重力做正功，WG>0，則EP1>EP2

,重力勢(shì)能減少，重力勢(shì)能減少的數(shù)量等于重力做的功。(2)物體上升，重力做負(fù)功，WG<0，則EP1<EP2，重力勢(shì)能增加，重力勢(shì)能增加的數(shù)量等于物體克服重力所做的功(重力做負(fù)功)。說明：（初-末）重力做功是重力勢(shì)能變化的量度！B優(yōu)化大本P27C優(yōu)化大本P271．(重力做功的特點(diǎn))如圖所示，一物體從A點(diǎn)出發(fā)，分別沿粗糙斜面AB和光滑斜面AC下滑及斜向上拋出，運(yùn)動(dòng)后到達(dá)同一水平面上的B、C、D三點(diǎn)。關(guān)于重力的做功情況，下列說法正確的是(

)A．沿AB面滑下時(shí)，重力做功最多B．沿AC面滑下時(shí)，重力做功最多C．沿AD拋物線運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力做功最多D．三種情況下運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力做的功相等D優(yōu)化大本P30如圖所示，質(zhì)量為m的小球，從離桌面H高處由靜止下落，桌面離地高度為h。若以桌面為參考平面，那么小球落地時(shí)的重力勢(shì)能及整個(gè)過程中重力勢(shì)能的變化分別是(

)A．mgh，減少了mg(H－h(huán))B．mgh，增加了mg(H＋h)C．－mgh，增加了mg(H－h(huán))D．－mgh，減少了mg(H＋h)D優(yōu)化大本P27B優(yōu)化大本P27一條長(zhǎng)為L(zhǎng)，質(zhì)量為m的鏈條放在光滑桌面上，用手將鏈條拉至豎直，請(qǐng)問鏈條的重力勢(shì)能如何變化？重力做了多少功？以桌面為零勢(shì)能面OEp1=0

O一條長(zhǎng)為L(zhǎng)，質(zhì)量為m的鏈條放在光滑桌面上，用手將鏈條拉至豎直，請(qǐng)問鏈條的重力勢(shì)能如何變化？重力做了多少功？以桌面為零勢(shì)能面AEpA=0BC

一條長(zhǎng)為L(zhǎng)，質(zhì)量為m的鏈條放在光滑桌面上，用手將鏈條拉至豎直，請(qǐng)問鏈條的重力勢(shì)能如何變化？重力做了多少功？以桌面為零勢(shì)能面AEpA=0BC

D

∴Ep1=EpA+EpB

；Ep2=EpC+EpD即重疊部分勢(shì)能無變化，整體的勢(shì)能變化可以看成從A部分→D部分三、彈性勢(shì)能及其改變1．定義：物體因?yàn)榘l(fā)生______________而具有的能量。2．彈簧的彈性勢(shì)能：彈簧的彈性形變?cè)酱螅哂械膹椥詣?shì)能就_______；在同樣的形變下，彈簧的勁度系數(shù)越大，具有的彈性勢(shì)能就_______。彈性形變?cè)酱笤酱?.彈性勢(shì)能是標(biāo)量，單位也是J彈簧彈性勢(shì)能的表達(dá)式12EP＝

kx

2(1)x為彈簧的伸長(zhǎng)量或壓縮量（可稱為形變量），k為彈簧的勁度系數(shù)；(2)一般規(guī)定彈簧在原長(zhǎng)時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能為零,故沒有負(fù)值；(3)彈形勢(shì)能具有相對(duì)性，一般相對(duì)彈簧原長(zhǎng)時(shí)的彈性勢(shì)能；(4)彈形勢(shì)能具有系統(tǒng)性。（取彈簧在原長(zhǎng)時(shí)的彈性勢(shì)能為零）在彈性限度內(nèi)(4)物體由A′向O運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈力做____功，彈性勢(shì)能______(2)物體由O向A′運(yùn)動(dòng)(伸長(zhǎng))時(shí)，彈力做___功，彈性勢(shì)能______如圖所示，O為彈簧的原長(zhǎng)處．(1)物體由O向A運(yùn)動(dòng)(壓縮)時(shí)，彈力做___功，彈性勢(shì)能______負(fù)增加(3)物體由A向O運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈力做____功，彈性勢(shì)能______正減少說明：彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系可表示為__

_____________

且彈力做多少正(負(fù))功，彈性勢(shì)能就減少(增加)多少．WF＝Ep1-Ep2=－ΔEp彈簧彈力做功與彈性勢(shì)能改變的關(guān)系O點(diǎn)彈性勢(shì)能為

。0負(fù)增加正減少

(多選)如圖所示，在光滑平面上，一個(gè)物體以速度v0沖向與豎直墻壁相連的輕彈簧，自接觸彈簧到彈簧被壓縮至最短的過程中，以下說法正確的是(

)A．物體的加速度逐漸減小B．物體的速度逐漸減小C．彈力對(duì)物體做負(fù)功，彈簧的彈性勢(shì)能減小D．彈力對(duì)物體做負(fù)功，彈簧的彈性勢(shì)能增大BD優(yōu)化大本P29如圖所示，一輕彈簧一端固定于О點(diǎn)，另一端系一重物，將重物從與懸點(diǎn)О在同一水平面且彈簧保持原長(zhǎng)的A點(diǎn)無初速度釋放，讓它自由擺下，不計(jì)空氣阻力，在重物由A點(diǎn)擺向最低點(diǎn)B的過程中(

)A．重力做正功，彈簧彈力不做功，彈性勢(shì)能不變B．重力做正功，彈簧彈力做正功，彈性勢(shì)能增加C．若用與彈簧原長(zhǎng)相等的細(xì)繩代替彈簧后，重力做正功，彈力不做功D．若用與彈簧原長(zhǎng)相等的細(xì)繩代替彈簧后，重力做功不變，彈力不做功C優(yōu)化大本P29

(2022·浙江臺(tái)州期末)蹦極是一項(xiàng)戶外極限活動(dòng)。體驗(yàn)者站在約40m高的位置，用原長(zhǎng)為20m的彈性繩固定住后跳下，落地前彈起，反復(fù)彈起落下。忽略空氣阻力的影響，在人的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，下列說法正確的是(

)A．第一次下落過程中，體驗(yàn)者能體驗(yàn)失重感的位移為20mB．第一次下落20m后，體驗(yàn)者立即處于超重狀態(tài)C．第一次到達(dá)最低點(diǎn)的瞬間，人的重力勢(shì)能為零D．當(dāng)下落到最低點(diǎn)時(shí)，彈性繩的彈性勢(shì)能最大D優(yōu)化大本P294．(彈性勢(shì)能)(多選)如圖甲所示，質(zhì)量不計(jì)的彈簧豎直固定在水平地面上，t＝0時(shí)刻，將一金屬小球從彈簧正上方某一高度處由靜止釋放