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(共23张PPT)
第一章 功和机械能
第4节 势能及其改变
鸡蛋破坏力强大是由于鸡蛋处在一定高度而具有巨大的能量。这种能量有什么特点？它与鸡蛋所处的高度有什么关系？
1. 理解重力势能的概念，知道重力势能具有相对性，会用重力势能的计算式进行相关计算。
2.理解重力做功与重力势能变化的关系。
3.理解弹性势能的概念，知道弹性势能变化与弹力做功的关系。
知识点一：重力势能
1.定义：把物体因为处于一定的高度而具有的能量称为重力势能。
思考：重力势能的大小与哪些因素有关？
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。
【视频：探究重力势能的影响因素】
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：
2.大小：物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积。
（参考平面──零势能面）
3.单位：焦（耳）J 1 J = 1 kg m s-2 m = 1 N m
4.重力势能是标量：只有大小没有方向，但有正、负，其正、负表示大小。
（h ─物体重心到零势能面的高度）
Ep= mgh
有人从五楼窗台上跳下来，为什么一点事也没有？
脑筋急转弯
因为他向里跳到五楼的地板上。
算一算：若人的质量为50kg,五楼窗台距五楼地面的高度为1m，距楼外地面的高度为16m，g=10m/s2。则：
(1)相对五楼地面，人的重力势能是多少？
(2)相对楼外地面，人的重力势能是多少
500J
8000J
处同一位置的物体因选取的参考面不同，其重力势能是不同的。
高度h是相对于谁的呢？
重力势能总是相对于某个水平面来说的，这个水平面叫参考平面．
Ep= mgh
8848.86
（1）物体在参考面上，h=0，Ep=0，
（2）物体在参考面上方，h为正值，Ep为正值；
参考面即高度为零的平面，一般来说参考面可以任意选取
参考面又称零势能面；
正负表示大小
(h是物体相对参考面的高度)
（3）物体在参考面下方，h为负值，Ep为负值。
Ep= mgh
5.重力势能的相对性
EP( J )
EP( J )
EP( J )
地面
桌面
天花板
参考平面
0
0
0
mgh2
mg（h1+h2）
-mgh2
mgh1
-mgh1
-mg（h1+h2）
h1
h2
A
B
C
天花板
桌面
地面
知识点二：重力做功与重力势能改变的关系
将滑雪者视为质量为m的物体（质点），物体从A点滑向C点，位移为l，与竖直方向的夹角为θ，A点的高度为h1，C点的高度为h2。物体从A点到C点过程中，重力做功为多少？
WA→C=WA →B
W= mglcosθ =mg(h1-h2) =mgh1-mgh2
解：根据功的定义，物体从A点到C点过程中，重力做功为
物体从A点到C点过程中，重力做功为多少？
W= mg(h1-h2) =mgh1-mgh2
θ
h1
h2
思考：如果滑雪者以图中的曲线路径下滑，重力所做的功是怎样的？
θ
Δh1
Δh2
Δh3
WG ＝ W1+ W2 + W3 + …
＝mgΔh1＋mgΔh2＋mgΔh3＋…
＝mg(Δh1 ＋ Δh2 ＋ Δh3＋…)
＝mgh1－mgh2
W1＝mgl cosθ＝mgΔh1
想一想：重力做功有什么特点呢？
h1
h2
重力做功与运动的具体路径无关，只与初末状态物体的高度差有关。
2.重力做功与重力势能变化的关系：重力做的功等于重力势能的减少量。
WG ＝ mgh1－ mgh2＝ EP1－EP2 ＝－ΔEP
1.表达式：
(1)物体下降，重力做正功，WG>0，则EP1>EP2 ,重力势能减少，重力势能减少的数量等于重力做的功。
(2)物体上升，重力做负功，WG<0，则EP1重力做功是重力势能变化的量度！
说明：
知识点三：弹性势能及其改变
观察：这几张图中的物体有什么共同点
1.物理学中，把物体因为发生弹性形变而具有的能量称为弹性势能。
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？
注意：不要用力太大，小纸帽弹得太高，造成不必要的麻烦
上述实验说明：用力越大，弹簧弹性形变 ，弹簧的
弹性势能 ，弹簧对外做功越多。
越大
越大
探究影响弹簧弹性势能大小的因素
(1) x为弹簧的伸长量或压缩量（可称为形变量）， k为弹簧的劲度系数；
(2) 一般规定弹簧在原长时，弹簧的弹性势能为零，故没有负值；
(3) 弹形势能具有相对性，一般相对弹簧原长时的弹性势能；
(4) 弹形势能具有系统性。
（取弹簧在原长时的弹性势能为零）
2.弹簧弹性势能的表达式
EP＝k x 2
3.弹簧的弹性势能与弹力做功的关系
重力做功
重力势能的变化
重力做正功，重力势能减小；重力做负功，重力势能增加。
弹力做正功，弹性势能减小；
弹力做负功，弹性势能增加。
弹性势能的变化
弹力做功
回顾：
类比可得：
WF弹＝EP1－EP2＝ -△ EP
弹力做的功
初态的弹性势能
末态的弹性势能
关系式：
关系：弹力做功是弹性势能变化的量度。
1.下面有关重力势能的说法中，正确的是（ ）
A. 举得越高的物体，具有的重力势能越大
B. 质量越大的物体，具有重力势能越大
C. 物体的重力势能不可能为零
D. 物体的重力势能可能小于零
D
2.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
3.如图所示，在光滑的水平面上有一物体，它的左端连一弹簧，弹簧的另一端固定在墙上，在力F作用下物体处于静止状态。当撤去F后，物体将向右运动，在物体向右运动过程 中下列说法正确的是 （ ）
A、弹簧的弹性势能逐渐减小
B、弹簧的弹性势能逐渐增大
C、弹簧的弹性势能先增大再减小
D、弹簧的弹性势能先减小再增大
B
F
D
4.一质量为 5 kg 的小球从 5 m 高处下落，碰撞地面后弹起，每次弹起的高度比下落的高度低 1 m ，则小球从下落到停在地面的过程中重力一共做了多少功？重力势能如何变化，变化多少？( g = 10m/s2 )
解: 小球下落高度为 5 m，则重力做功为
WG = mgh = 5 kg×10 m/s2×5 m = 250 J
小球下落过程中重力做正功，重力势能减少，
减少的重力势能等于重力做的功，为 250 J。
1.重力做功
2.重力势能
3.重力势能是相对的,正负表示大小,重力势能的变化是绝对的。
4.重力做功与重力势能变化的关系：重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加。关系式：WG = EP初 - EP末
重力势能
弹性势能
1.弹性势能的定义
2.影响弹性势能的因素
3.弹簧的弹性势能与弹力做功的关系

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