《勢(shì)能》參考課件

4.3勢(shì)能引入

蓬松的白雪，給人以恬靜、美麗的感覺(jué)。然而雪崩爆發(fā)時(shí)，以排山倒海之勢(shì)，摧毀沿途一切，給人類、自然界帶來(lái)極大的災(zāi)難！雪崩

2002年９月２１日上午，俄羅斯高加索北奧塞梯地區(qū)的一個(gè)村莊發(fā)生雪崩，造成至少１００人失蹤。

這是因?yàn)槲矬w一旦處在一定高度時(shí)，就具有了一定的能量。而當(dāng)它從所處的的高處落下時(shí)，這些能量就會(huì)以做功的方式釋放出來(lái)。

在初中我們已經(jīng)學(xué)過(guò)：物體由于被舉高而具有的能量叫重力勢(shì)能。

那么重力勢(shì)能的大小與什么有關(guān)，又如何定量表示呢?本節(jié)課我們就來(lái)學(xué)習(xí)這個(gè)問(wèn)題。如何確定重力勢(shì)能的大小？通常物體具有能量才能做功，我們經(jīng)常用物體最多能夠做多少功來(lái)量度物體具有多少能量。（即：功是能量變化的量度，重力勢(shì)能的變化也可用重力做功表示出來(lái)。）打樁機(jī)的打樁過(guò)程思考：重力做功與重力勢(shì)能之間的關(guān)系？做功

請(qǐng)同學(xué)們分別計(jì)算以下三種情況重力所做的功。123分析第一種情況重力做的功：WG=mgh=mgh1－mgh2分析第二種情況重力做的功：WG＝

mglcosθ

＝mgh

＝

mgh1－mgh2h1h2分析第三種情況重力做的功：WG＝mgΔh1＋mgΔh2＋

···

＝mg(Δh1＋Δh2＋

···)

＝mgh

＝mgh1－mgh2結(jié)論一、重力做功的特點(diǎn)1、重力做功的特點(diǎn)：

與路徑無(wú)關(guān)，只與初末位置的高度差有關(guān)。

2、“mgh”是一個(gè)具有特殊意義的物理量。這是因?yàn)閙gh這個(gè)物理量的特殊意義在于它一方面與重力做功密切相關(guān)，另一方面它隨高度的變化而變化．恰與勢(shì)能的基本特征一致。我們把物理量mgh叫做物體的重力勢(shì)能．

大小：由物體位置決定的，狀態(tài)量。EP=mgh說(shuō)明：重力勢(shì)能是標(biāo)量，正、負(fù)表示大小。單位：焦耳（J

）二、重力勢(shì)能重力的功為:WG=mg(h1-h2)=mgh1

-

mgh2

三、WG與重力勢(shì)能的關(guān)系h1h2重力勢(shì)能的變化量為：?Ep=?Ep2-

?Ep1=mgh2-mgh1試求：重力做功和重力勢(shì)能的變化量？

WG=-?Ep

WG=-?Ep1、WG>0,重力做正功,物體下降，Ep減少，而且Ep減少量等于重力做的功。2、WG<0,重力做負(fù)功,物體上升，Ep增加，而且Ep增加量等于克服重力做的功。

四、WG與重力勢(shì)能變化的關(guān)系▲體會(huì)“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”（1）

v（2）

v思考：高度h怎么確定呢？5N3m1m例1、在二層樓上放了一個(gè)重為5N的物體，在下面兩種情況下，求其重力勢(shì)能：（1）相對(duì)于地面（2）相對(duì)于桌面２、選擇哪個(gè)水平面作為參考平面（零勢(shì)面），可視研究問(wèn)題的方便而定。

五、重力勢(shì)能的相對(duì)性１、選擇不同的參考平面，其數(shù)值不同。5N3m1m

h能不能等于零或小于零呢？如果可以，表示什么意義呢？思考：h的正負(fù)表示物體在參考平面的上面或下面，即Ep>0或Ep<0。思考：重力勢(shì)能是零的物體，能不能夠?qū)ν庾龉?？高樓上的石子物體的Ep為零，只是說(shuō)明相對(duì)于參考面的高度為零，但物體可以對(duì)外做功。例2、在二樓地板上放了一個(gè)重為5N的物體，讓其自由下落到桌面上，求在這個(gè)過(guò)程中，選擇不同參考面時(shí)的?Ep（1）以二樓地板為參考面（2）以桌面為參考面AB5N3m1m?Ep是絕對(duì)的，與參考平面的選取無(wú)關(guān)！六、重力勢(shì)能的系統(tǒng)性

重力勢(shì)能應(yīng)該是物體與地球組成的系統(tǒng)共同具有的，而不是地球上某一個(gè)物體單獨(dú)具有的。重力勢(shì)能彈性勢(shì)能分子勢(shì)能電勢(shì)能都具有系統(tǒng)性任何勢(shì)能七、彈性勢(shì)能

1.定義：發(fā)生彈性形變的物體各部分之間由于彈力的相互作用而具有的能量。2.彈簧的彈性勢(shì)能的表達(dá)式：

說(shuō)明：(1)一般規(guī)定彈簧在原長(zhǎng)時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能為零。(2)x為彈簧的伸長(zhǎng)量或壓縮量。(3)x,EP具有相對(duì)性。

EP=3.彈簧彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系（1）彈簧彈力做正功，彈性勢(shì)能減少。（2）彈簧彈力做負(fù)功，彈性勢(shì)能增加。（3）表達(dá)式:例3、彈簧原長(zhǎng)為l0，勁度系數(shù)為k。用力把它拉到伸長(zhǎng)量為l，拉力所做的功為W1；繼續(xù)拉彈簧，使彈簧在彈性限度內(nèi)再伸長(zhǎng)l，拉力在繼續(xù)拉伸的過(guò)程中所做的功為W2。試求W1與W2的比值。圖像法：利用F—l圖象分析。解析：拉力F與彈簧的伸長(zhǎng)量l成正比，故在F—l圖象中是一條傾斜直線，如圖所示，直線下的相關(guān)面積表示功的大小。其中，線段OA下的三角形面積表示第一個(gè)過(guò)程中拉力所做的功W1，線段AB下的梯形面積表示第二個(gè)過(guò)程中拉力所做的功W2。顯然，兩塊面積之比為1︰3，即W1︰W2=1︰3。BFO

ll

2lA計(jì)算法：上述解法采用了教材探究彈性勢(shì)能表達(dá)式的研究方法，即應(yīng)用F—l圖象直觀地進(jìn)行分析。若記得彈性勢(shì)能的表達(dá)式，也可由彈性勢(shì)能的表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算。由于拉力做功增加了彈簧的彈性勢(shì)能，故有：

所以，W1與W2的比值：

W1︰W2=

=1︰3。

-小結(jié)一、重力做功的特點(diǎn)：與路徑無(wú)關(guān)，只與起點(diǎn)和終點(diǎn)的高度差有關(guān)。二、重力勢(shì)能：地球上的物體具有的與它高度有關(guān)的能量。表達(dá)式為：

三、重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系：重力做正功，重力勢(shì)能減少。重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加。四、重力勢(shì)能是相對(duì)的，正負(fù)表示大小。一般不加說(shuō)明是以地面或題目中的最低點(diǎn)所在的平面作為零勢(shì)能參考面。

2.彈簧的彈性勢(shì)能的表達(dá)式：

3.彈簧彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系(1)、彈簧彈力做正功，彈性勢(shì)能減少。(2)、彈簧彈力做負(fù)功，彈性勢(shì)能增加。五、彈性勢(shì)能：1.發(fā)生彈性形變的物體各部分之間由于彈力的相互作用而具有的勢(shì)能。1、當(dāng)重力做負(fù)功時(shí)

()A.重力勢(shì)能一定增加

B.重力勢(shì)能一定減少

C.物體速度可能增大

D.物體速度可能減小ACD練習(xí)：

2、當(dāng)重力對(duì)物體做正功時(shí)，物體的

()A.重力勢(shì)能一定減少，動(dòng)能一定增加B．重力勢(shì)能一定增加，動(dòng)能一定減少

C．重力勢(shì)能一定減少，動(dòng)能不一定增加

D．重力勢(shì)能不一定減少，動(dòng)能也不一定增加C練習(xí)：A.重力勢(shì)能等于零的物體，一定不會(huì)對(duì)別的物體做功。B.放在地面上的物體，它的重力勢(shì)能一定等于零。C.在不同高度將某一物體拋出，落地時(shí)重力勢(shì)能不相等。D.相對(duì)不同的參考平面，物體具有不同數(shù)值的重力勢(shì)能，但并不影響研究有關(guān)重力勢(shì)能的變化量。3、關(guān)于重力勢(shì)能的幾種理解，正確的是（）D練習(xí)：A．重力勢(shì)能變化跟物體所處的初末位置有關(guān)，與物體實(shí)際經(jīng)過(guò)的路徑無(wú)關(guān)。B．重力勢(shì)能的變化，只跟重力做功有關(guān)，和其他力做功多少無(wú)關(guān)。C．重力勢(shì)能是矢量，在地球表面以上為正，在地球表面以下為負(fù)。D．當(dāng)重力做正功時(shí)，物體的重力勢(shì)能一定減少。4、下列關(guān)于重力勢(shì)能的說(shuō)法，正確的是

()ABD練習(xí)：5、關(guān)于彈性勢(shì)能，下列說(shuō)法中正確的是（）A.任何發(fā)生彈性形變的物體，都具有彈性勢(shì)能B.任何具有彈性勢(shì)能的物體一定發(fā)生了彈性形變C.物體只要發(fā)生形變，就一定具有彈性勢(shì)能D.彈簧的彈性勢(shì)能只跟彈簧被拉伸或壓縮的長(zhǎng)度有關(guān)提示:由彈性勢(shì)能的定義和相關(guān)因素進(jìn)行判斷。AB練習(xí)：6、質(zhì)量為m，長(zhǎng)為L(zhǎng)的均勻鏈條放在桌面上，求當(dāng)鏈條末端剛離開(kāi)桌面時(shí)，鏈條的重力勢(shì)能變化量。練習(xí)：7、如圖所示，勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與物塊拴接，物塊放在光滑水平面上?，F(xiàn)用外力緩慢拉動(dòng)物塊，若外力所做的功為W，則物塊移動(dòng)了多大的距離？