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(共22张PPT)
第4节　 势能及其改变
第一章　功和机械能
教学目标
陨石划过天空，放出耀眼的光芒， 在地上留下巨大的陨石坑，雪崩会以排山倒海之势摧毁沿途一切，它们具有的这种能量有什么特点？
新课引入
1、定义：物体因为处于一定的高度而具有的能量称为重力势能。
高处的积雪
顶端的过山车
重力势能的大小与哪些因素有关？
一、重力势能
猜想与假设：
质量
高度
实验方法：
控制变量法
（1）让两个质量不同的小球从同一高度静止下落，观察两小球落入细沙后的下陷情况。
（2）让同一小球从不同高度静止下落，观察小球的下陷情况。
质量一定，高度越高，
重力势能越大
高度一定，质量越大，
重力势能越大
实验结论：
探究影响小球重力势能大小的因素
2、在物理学中，重力势能 可表示为：
4、重力势能是标量。
3、单位：焦耳（J）
5、系统性：重力势能是地球与物体组成系统所共有的。
1、定义：物体因为处于一定的高度而具有的能量称为重力势能。
一、重力势能
（1）质量相同的两个小球，它们的重力势能相同么？
（2）如何准确的描述它们重力势能的大小？
不相同，因为高度不同
选择一个水平面为参考面
h
h
h
B
h
h
h
A
5、重力势能具有相对性。
（2）参考面上方的物体的重力势能是正数，参考面下方的物体的重力势能是负数。
（1）为了比较势能的大小，应选同一个参考面，处在参考面的物体的重力势能为0 ，这个面叫做零势能面。
（3）零势能面的选取是任意的。
h
h
h
A
EPA=2mgh
EPA= 0
EPA= -mgh
参考面
参考面
参考面
A.物体的位置一旦确定，它的重力势能大小也随之确定
B.物体与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大
C.一个物体重力势能从-5J变化到-3J，重力势能变小了
D.重力势能减小时，重力对物体做正功
1.关于重力势能的几种理解，正确的是 ( )
D
【随堂练习】
A.重力对物体做正功时，物体的重力势能一定减小
B.物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加
C.重力势能是矢量，在地球表面以上为正，在地球表面以下为负
D.重力做功的多少与重力势能的变化都与参考平面的选取无关
2.关于重力做功和重力势能的说法，下列说法不正确的是 ( )
C
A
Δh
B
h1
h2
质量为 m 的小球从 A 位置运动到 B 位置
竖直向下
WG = mgΔh = mgh1－mgh2
θ
L
Δh
h1
h2
A
B
WG = mgLcos θ = mgΔh = mgh1－mgh2
沿倾斜直线向下
二、重力做功与重力势能改变的关系
结论：物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置有关，而跟物体运动路径无关.
重力势能和重力做功的表达式非常相似，它们之间的关系是什么呢 ？
Δh
h2
h1
A
B
重力做的功等于重力势能的减小量
WG ＝ mgΔh＝ mgh1－ mgh2
WG ＝ Ep 1－ Ep 2 ＝ -ΔEp
①物体由高处运动到低处时，重力做正功，物体重力势能减少；重力势能减少的数量等于重力做的功。
②物体由低处运动到高处时，重力做负功，物体重力势能增加；重力势能增加的数量等于物体克服重力做的功。
拉开的弓
拉长的弹簧
弯曲的撑杆
压缩的弹簧
物体因为发生弹性形变而具有的能量称为弹性势能。
上紧的发条
拉伸的弹弓
三、弹性势能
将圆珠笔里的弹簧取出，再用硬卡纸做个小纸帽，套在弹簧上，用力将小纸帽往下压，使弹簧产生一定的弹性形变，然后迅速放开手，看看小纸帽能弹多高。
（1）用大小不同的力，使弹簧产生大小不同的弹性形变，看小纸帽弹起的高度有什么不同？
（2）换用不同劲度系数的弹簧，看小纸帽弹起的高度有什么不同？
探究影响弹簧弹性势能大小的因素
对于同一根弹簧，伸长量L越长，弹性势能越大.
伸长量L相同，劲度系数k越大，弹性势能也越大.
结论：与弹簧的被拉伸或被压缩的长度有关；与弹簧的劲度系数有关.
A
B
h2
h1
重力势能与物体的高度有关
弹性势能与物体各部分之间的相对位置有关
势能：由相对位置决定的能量。
注意：势能是存储于一个系统内的能量，不是物体单独所具有的，而是相互作用的物体所共有的。比如：重力势能就是物体与地球所组成的系统所共有的。
【例题】质量是50kg的人沿着长L=150m、倾角为30°的坡路从坡底跑到坡顶，重力对他所做的功是多少？他克服重力所做的功是多少？他的重力势能增加了多少？（g取10m/s2）
30
他克服重力所做的功为3.75×104J
他的重力势能增加了3.75×104J
解析：重力对他做的功为 WG =－ mgLsin30° =－3.75×104J
典例分析
势能及其改变
一、重力势能
二、重力做功与重力势能改变的关系
三、弹性势能
1、一个小球从高处自由落下，则球在下落过程中的动能 ( )
A. 与它下落的距离成正比
B. 与它下落距离的平方成正比
C. 与它运动的时间成正比
D. 与它运动时间的平方成正比
AD
跟踪练习
2. 以下叙述中正确的是（ ）
A. 重力对物体做功越多，物体的重力势能越少
B. 物体克服重力做功越多，物体的重力势能越少
C. 重力对物体不做功，物体的重力势能一定为零
D. 物体没克服重力做功，物体的重力势能不一定为零
D
3. 下列关于重力势能的说法，正确的是 ( )
A. 重力势能的变化，只跟物体所处的初末位置有关，与物体实际经过的路径无关
B. 重力势能的变化，只跟重力做功有关，和其他力做功多少无关
C. 重力势能是矢量，当重力对物体做正功时，物体的重力势能减少
D. 重力势能是物体和地球共有的，而不是物体单独具有的
ABD
谢谢
大家

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