2018-2019学年高中物理第2章能的转化与守恒第2节势能的改变学案鲁科版必修2

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1、第2节 势能的改变学习目标核心提炼1.知道什么是重力势能,并记住其公式、单位等。2.理解重力势能与重力势能改变的不同。3.理解重力做功与重力势能变化的关系。4.知道弹性势能,理解弹力做功与弹性势能变化的关系。2个概念——重力势能、弹性势能2个关系——重力做功与重力势能变化的关系、弹力做功与弹性势能变化的关系一、重力势能阅读教材第28~29页“重力势能”部分,知道重力势能的表达式及其相对性。1.定义:物体处于一定的高度而具有的能。2.公式:Ep=mgh。3.单位:焦耳,符号J。4.标矢性:重力势能是标量,但有正负之分。5.相对性(1)参考平面:把高度规定为零的水平面。任何物体在该平面上

2、的重力势能为零。参考平面的选取是任意的,通常情况下选取地面为参考平面。(2)相对性:物体的重力势能是相对的,它是相对于零势能参考面而言的。物体的重力势能可以取正、零、负值,其正负不表示方向,只表示物体位于参考平面的上方或下方。思考判断(1)重力势能是地球和物体共同具有的,而不是物体单独具有的。(  )(2)重力势能的大小是相对的。(  )(3)在地面上的物体,它具有的重力势能一定等于零。(  )答案 (1)√ (2)√ (3)×二、重力做功与重力势能的改变阅读教材第29~30页“重力做功与重力势能的改变”部分,知道重力做功的特点及其与重力势能变化的关系。1.重力做功的特点:重力做功与

3、路径无关,只与初、末位置的高度差有关;重力做功总是对应于物体重力势能的变化,两者的大小相等,并且与是否存在其他作用力及其他力是否做功无关。2.两者间的关系:重力对物体做多少功,物体的重力势能就减少多少;物体克服重力做多少功,物体的重力势能就增加多少。3.关系式:WG=Ep1-Ep2=-ΔEp。思维拓展如图1所示的滑雪运动员从雪山高处高速滑下,运动员的重力做了正功还是负功?其重力势能增大了还是减小了?当冲上另一个高坡时会怎样?图1答案 运动员从高处滑下,位移向下,重力做了正功,由于高度降低,其重力势能减小;当运动员冲上另一个高坡时,重力做负功,重力势能增大。三、弹性势能的改变阅读教材第

4、31页“弹性势能的改变”部分,了解弹性势能的概念及弹性势能的改变。1.弹性势能:物体因为发生弹性形变而具有的能。2.影响弹性势能的因素:一个物体弹性势能的大小,取决于弹性形变的大小。3.弹性势能的改变:物体弹性势能的改变总是与弹力做功相对应,即弹力对外做了多少功,弹性势能就减少多少。反之,克服弹力做了多少功,弹性势能就增大多少。4.势能:由相对位置决定的能,包括重力势能和弹性势能。思考判断(1)弹性势能与物体的形变量有关。(  )(2)除了弹力做功之外,其他力做功不影响弹性势能。(  )(3)弹力做正功,弹性势能就增大;弹力做负功,弹性势能就减小。(  )答案 (1)√ (2)√ (

5、3)× 重力势能与重力势能的变化[要点归纳]1.重力势能的三性(1)标量性:重力势能是标量,只有大小,没有方向,但有正、负。重力势能正、负的含义:正、负值分别表示物体处于参考平面上方和下方。(2)相对性:表达式Ep=mgh中的h是相对于参考平面的高度,故重力势能也具有相对性。计算重力势能时必须要选取参考平面,处于参考平面上的任何物体的重力势能都为零。(3)系统性:重力是地球对物体的吸引而产生的,如果没有地球对物体的吸引,就不会有重力,也不存在重力势能,所以重力势能是这个系统共同具有的。平时所说的“物体的重力势能”只是一种简化的说法。2.重力势能变化的绝对性:物体在两个高度不同的位置时

6、,由于高度差一定,重力势能之差也是一定的,即物体的重力势能的变化与参考平面的选取无关。[精典示例][例1]如图2所示,桌面距地面的高度为0.8m,一物体质量为2kg,放在桌面上方0.4m的支架上,则图2(1)以桌面为零势能参考平面,计算物体具有的重力势能,并计算物体由支架下落到地面过程中重力势能减少多少?(2)以地面为零势能参考平面,计算物体具有的重力势能,并计算物体由支架下落到地面过程中重力势能减少多少?(3)以上计算结果说明什么?解析 (1)以桌面为零势能参考平面,物体距离零势能参考平面的高度h1=0.4m,因而物体具有的重力势能Ep1=mgh1=2×9.8×0.4J=7.84J

7、。物体落至地面时,物体的重力势能Ep2=mgh2=2×9.8×(-0.8)J=-15.68J。因此物体在此过程中重力势能减少量ΔEp=Ep1-Ep2=7.84J-(-15.68)J=23.52J。(2)以地面为零势能参考平面,物体距离零势能参考平面的高度h1′=(0.4+0.8)m=1.2m。因而物体具有的重力势能Ep1′=mgh1′=2×9.8×1.2J=23.52J。物体落至地面时重力势能Ep2′=0。在此过程中物体重力势能减少量ΔEp′=Ep1′-E

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