高一物理第七章第4~5节人教实验版知识精讲.doc

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1、高一物理第七章第4~5节人教实验版【本讲教育信息】一.教学内容：第四节重力势能第五节探究弹力做功与弹性势能二.知识要点：知道能量的概念，知道对应于物质不同的运动形式，具有不同的能量。知道各种不同形式的能量可以互相转化，而且在转化过程中总能量守恒，理解做功过程就是能的转化的过程。理解重力势能的概念，会用定义计算。理解重力势能与重力做功的关系，知道重力做功与路径无关。知道重力势能的相对性和重力势能变化的绝对性，了解弹性势能的概念。知道弹力做功是变力做功，会计算弹力做功的数值。知道弹性势能及其表达式。三.重点、难点解析

2、：1.重力做功和重力势能（1）重力做功特点：重力对物体所做的功只跟物体的初末位置的高度有关，跟物体运动的路径无关。物体沿闭合的路径运动一周，重力做功为零，其实恒力（大小方向不变）做功都具有这一特点。如物体由A位置运动到B位置，如图1所示，A、B两位置的高度分别为h1、h2，物体的质量为m，无论从A到B路径如何，重力做的功均为：WG=mgs×cosa=mg（h1－h2）=mghl－mgh2可见重力做功与路径无关。图1（1）重力势能定义：物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积。公式：Ep=mgh。单位：焦（J）

3、（2）重力势能的相对性与重力势能变化的绝对性重力势能是一个相对量。它的数值与参考平面的选择相关。在参考平面内，物体的重力势能为零；在参考平面上方的物体，重力势能为正值；在参考平面下方的物体，重力势能为负值。重力势能变化的不变性（绝对性）尽管重力势能的大小与参考平面的选择有关，但重力势能的变化量都与参考平面的选择无关，这体现了它的不变性（绝对性）。某种势能的减小量，等于其相应力所做的功。重力势能的减小量，等于重力所做的功；弹簧弹性势能的减小量，等于弹簧弹力所做的功。重力势能的计算公式Ep=mgh，只适用于地球表面及

4、其附近处g值不变时的范围。若g值变化时。不能用其计算。例题：质量为20kg的薄铁板平放在二楼的地面上。二楼地面与楼外地面的高度差为5m。这块铁板相对二楼地面的重力势能为J，相对楼外地面的重力势能为J；将铁板提高1m，若以二楼地面为参考平面，则铁板的重力势能变化了J；若以楼外地面为参考平面，则铁板的重力势能变化了J。3解析：根据重力势能的定义式，以二楼地面为参考平面：Ep=0。以楼外地面为参考平面：Ep=mgh=m×gh=20×10×5J=10J。以二楼地面为参考平面：△Ep=Ep2－Ep1=mgh1－0=20×1

5、0×1J=200J。以楼外地面为参考平面：ΔEp=Ep2－Epl=mg（h+h1）－mgh=mg1h=20×10×lJ=200J3答案：0；10；200；200点评：重力势能的相对性是指其数值与参考平面的选择有关；重力势能变化的绝对性是指重力势能的变化与所选择的参考平面无关。（1）重力做功和重力势能改变的关系设A、B两点为物体在运动过程中所经历的两点（如图2）。图2若从B运动到A点，则WG=－mgh（重力对物体做负功mgh）；从能量的角度，△Ep=mgh（重力势能增加，mgh）。若从A运动到B点，则WG=mgh（

6、重力对物体做正功mgh）；从能量的角度，△Ep=－mgh（重力势能减小，mgh）。可见，重力势能的改变△Ep只与重力做功WG有关，跟物体做什么运动以及是否同时还有其他作用力（如牵引力，阻力等）的存在无关，即WG=－△EP。也就是说，重力做正功时。重力势能减少，减少的重力势能等于重力所做的功；克服重力做功时。重力势能增加，增加的重力势能等于克服重力所做的功。即WG=Ep1－Ep2=mgh1－mgh2。（2）重力势能归系统所有我们采看这样一个物理过程，某物体在竖直方向上的力F（F=mg）的作用下从地面匀速上升了h高，

7、如图3所示。图3对这个物理过程，从做功的角度看，外力F对物体做了正功WF=F·h=mgh。（F=mg），重力对物体做了负功，WG=－mgh，故外力对物体所做的合功W合=WF+WG=0，因此物体的动能应该是没变化的。可是从能的角度看，物体的能量（重力势能）确实是增加了mgh，对物体的合功为零，物体怎么能增加能量呢?原来矛盾就出现在重力势能不是归物体所有，而是归物体和地球所共有，即重力势能归系统所有。把物体和地球作为系统，重力势能归系统所有，就不会出现上述矛盾，因为此刻的重力已转变成系统的内力，因此力F对系统作功为W

8、F=mgh，这个功使系统的重力势能增加mgh。平常大家常说某物体具有多少重力势能，实质上指的就是该物体和地球共同有多少重力势能，是重力势能归系统所共有的一种简便说法。（1）等效法计算重力势能的变化重力势能的变化与发生过程无关，只与初末状态有关，故可用等效法求解，如考题8可等效地转化为“将B管上方1h的液柱直接移到A管上方，求系统的重力2势能的变化”，使问题变得一目了然。当