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课件网) 1.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。 2.重力势能 (1)定义:物体由于位于高处而具有的能量。 (2)公式:Ep=mgh。 (3)单位:焦耳,符号是J。 (4)特点:重力势能是标量,属于物体和地球组成的系统。 3.重力做功与重力势能变化的关系 第四节 势能 1 | 重力做功 (1)表达式:WG=Ep1-Ep2。 (2)关系:重力做正功时,重力势能减少;重力做负功时,重力势能增加。 1.参考平面 重力势能规定为零的某个水平面。 2.重力势能的正、负 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。 3.差值的绝对性 选择不同的参考平面,物体重力势能的数值不同,但两个不同位置的重力势 能差值一定,与参考平面的选择无关。 2 | 重力势能的相对性 1.定义:发生弹性形变的物体具有能量,在恢复原状过程中,能够对外界做功,这种 能量叫作弹性势能。 2.大小:物体弹性势能的大小与物体的形变的大小有关,对于弹簧来说,在弹性限 度内拉伸或压缩的长度越大,弹性势能越大;弹性势能还与劲度系数有关,对形变 相同的弹簧而言,劲度系数越大,弹性势能越大。 3.系统性:弹性势能是发生弹性形变的物体与此时受弹力作用的物体组成的系统 共有的。 4.弹力做功与弹性势能变化的关系 3 | 弹性势能 判断正误,正确的画“√”,错误的画“ ”。 1.井深10 m,井上支架高为1.5 m,在支架上用一根2 m长的绳子系住一个重100 N 的物体,则物体的重力势能是(以地面为参考平面)-200 J。( ) 井上支架高为1.5 m,绳长2 m,则物体在地面下方0.5 m处,以地面为参考平面,物体 的重力势能为Ep=mgh=-100×0.5 J=-50 J。 2.不同物体在同一高度,重力势能一定不同。( ) 3.重力做功WG=-20 J时,物体的重力势能减小20 J。( ) 4.弹簧越长,弹性势能越大。( ) 弹簧的弹性势能的大小与弹簧的形变量有关,与弹簧的长度没有直接的关系。 知识辨析 1.重力做功与重力势能的区别和联系 1 重力做功与重力势能变化的关系 重力做功 重力势能 物理 意义 重力对物体做功 由物体与地球的相互作用产生,且由它们之间的相对位置决定的能 表达式 WG=mgΔh Ep=mgh 影响大小的因素 重力mg和初、末位置的高度差Δh 重力mg和相对参考平面的高度h 特点 只与初、末位置的高度差有关,与路径及参考平面的选择无关 与参考平面的选择有关,同一位置的物体,选择不同的参考平面,其重力势能的值不同 过程量 状态量 联系 重力做功过程是重力势能改变的过程,重力做正功,重力势能减少, 重力做负功,重力势能增加,且重力做了多少功,重力势能就改变多 少,即WG=Ep1-Ep2=-ΔEp 2.重力势能的三种求解方法 (1)根据重力势能的定义求解:选取零势能参考平面,由Ep=mgh可求质量为m的物 体在离零势能参考平面h高度处的重力势能。 (2)由重力做功与重力势能变化的关系求解:由WG=Ep1-Ep2知Ep2=Ep1-WG或Ep1=WG+Ep2。 (3)由等效法求重力势能:重力势能的变化与运动过程无关,只与初、末状态有 关。ΔEp=mg·Δh=Ep2-Ep1。 典例 在离地面80 m处无初速度地释放一小球【1】,小球质量为m=200 g,不计空 气阻力【2】,g取10 m/s2,以地面为零势能参考平面【3】。求: (1)在第2 s末小球的重力势能【4】。 (2)在第4 s内重力所做的功【5】和小球重力势能的变化量。 信息提取 【1】【2】初速度为零,只受重力作用,小球做自由落体运动。 【3】【4】小球的重力势能Ep=mgh,h为小球相对地面的高度。 【5】重力所做的功WG=mgh,h为小球下降的高度。 思路点拨 (1)根据自由落体运动公式【6】,求出小球前2 s内下降的高度,进而确定 2 s末小球距地面的高度,根据重力势能表达式求小球的重力势能; (2)根据自由落体运动公式【7】,求出小球在前3 s、前4 ... ...
