2017-2018学年高中物理 第四章 机械能和能源 第二节 动能 势能教学案 粤教版必修2.doc

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1、第二节动能__势能1．功是能量转化的量度，做功过程就是能量转化的过程，做多少功就有多少能量发生转化。2．物体的动能Ek＝mv2，动能是标量，重力势能是由物体所处位置的高度决定的能量，是标量，Ep＝mgh。3．重力做功只与运动物体的起点和终点的位置有关，而与运动物体所经过的路径无关，重力势能的变化仅由重力做功的多少来决定。4．重力势能具有相对性，与所选的参考平面有关，而重力势能的变化与参考平面的选取无关。5．弹性势能由发生弹性形变的物体各部分的相对位置决定，与物体发生弹性形变的大小有关。一、功能关系(1

2、)一个物体能够对其他物体做功，我们就说这个物体具有能量。(2)做功的过程就是能量转化的过程，做了多少功，就有多少能量发生转化，所以，功是能量转化的量度。二、动能(1)定义：物体由于运动而具有的能量。(2)表达式：Ek＝mv2。(3)说明：动能是标量，国际单位：焦耳，符号：J。三、重力势能1．重力势能的概念(1)定义由物体所处位置的高度决定的能量叫做重力势能。(2)公式Ep＝mgh。物体的重力势能等于它所受重力的大小与所处高度的乘积。(3)单位重力势能是标量，它的单位与功的单位相同，在国际单位制中为焦耳

3、，符号是J。1kg·(m/s2)·m＝1N·m＝1J2．重力做功的特点只与运动物体的起点和终点的位置有关，而与运动物体所经过的路径无关。四、弹性势能1．弹性势能的定义物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。2．弹性势能的大小弹性势能的大小跟形变的大小有关，形变越大，弹性势能越大。对于弹簧来说，弹性势能还与弹簧的劲度系数有关。3．势能的概念与相互作用物体的相对位置有关的能量叫做势能。重力势能和弹性势能都是势能。1．自主思考——判一判(1)两个物体中，速度大的动能也大。(×)(2)物体只要运动，其重

4、力一定做功。(×)(3)重力做功多少取决于物体的重力和它通过的路程。(×)(4)同一物体的重力势能Ep1＝2J，Ep2＝－3J，则Ep1>Ep2。(√)(5)同一弹簧伸长量不同时，弹性势能不同。(√)(6)重力势能是物体与地球共有的，弹性势能是弹力装置独有的。(×)2．合作探究——议一议(1)举重运动员举起杠铃的过程中，什么力对杠铃做功？能量发生怎样变化？提示：运动员的推力对杠铃做功，在做功的过程中，运动员体内的化学能转化为杠铃的机械能。(2)同步卫星绕地球做匀速圆周运动，在卫星的运动过程中，其速度是

5、否变化？其动能是否变化？图421提示：速度变化，动能不变。卫星做匀速圆周运动时，其速度方向不断变化，由于速度是矢量，所以速度是变化的；卫星运动时其速度大小不变，所以动能大小不变，由于动能是标量，所以动能是不变的。(3)三峡大坝横跨2309m，坝高185m，其1820万kW的装机容量为世界第一，847亿kW·h的年发电量居世界第二。想一想三峡大坝为何修建得那么高？图422提示：三峡大坝的一个重要功能是利用水的机械能发电，之所以将其修建得很高，是为了提高大坝的上下水位落差，以利于使更多的重力势能转化为电能

6、。(4)弹簧的弹性势能与弹簧的形变量有关，对弹簧一般选取什么状态的弹性势能为零？提示：一般选弹簧自然长度时弹性势能为零。对重力势能的理解1．重力势能具有相对性重力势能的表达式Ep＝mgh中的h是指物体重心到参考平面的高度，因此重力势能的大小与参考平面的选取有关，选取不同的参考平面，物体的重力势能不同。选定了参考平面，物体的重力势能也就确定了。在参考平面以上为正值，以下为负值，位于参考平面时为零。2．重力势能参考平面的选取是任意的视处理问题的方便而定，一般选取地面或物体运动时所达到的最低点所在平面为零势

7、能参考平面。3．重力势能的变化是绝对的物体在两个不同位置之间势能的差值是确定的，即重力势能的变化量不随参考平面的改变而改变。[典例]　金茂大厦是上海的标志性建筑之一，它的主体建筑为地上101层，地下3层，高420.5m。距地面341m的第88层为国内迄今最高的观光层，环顾四周，极目眺望，上海新貌尽收眼底，该层有一质量为60kg的游客(g取10m/s2)。(1)求以地面为参考平面时游客的重力势能；(2)求以第88层为参考平面时游客的重力势能；(3)若以420.5m的楼顶为参考平面，该游客乘电梯从地面上升

8、到88层，需克服重力做多少功？(保留两位有效数字)[思路点拨]　先求出选不同位置为参考平面时物体所处的高度，再根据重力势能的表达式求物体的重力势能。[解析]　(1)以地面为参考平面，游客在88层，相对地面的高度为341m，则Ep1＝mgh＝60×10×341J≈2.0×105J。(2)若以88层处为参考平面，游客在88层，则相对高度为0，故Ep2＝0。(3)克服重力做的功与参考平面的选择无关，即：W＝mgh＝2.0×105J。[答案]　(1)2.0×10